JPH06110367A - Optical associative memory device - Google Patents

Optical associative memory device

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JPH06110367A
JPH06110367A JP25988392A JP25988392A JPH06110367A JP H06110367 A JPH06110367 A JP H06110367A JP 25988392 A JP25988392 A JP 25988392A JP 25988392 A JP25988392 A JP 25988392A JP H06110367 A JPH06110367 A JP H06110367A
Authority
JP
Japan
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optical
hologram
waveguide
data
recording
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP25988392A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Shirane
健司 白根
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
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Publication of JPH06110367A publication Critical patent/JPH06110367A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide an optical associative memory device with stable optical characteristic. CONSTITUTION:A hologram recording medium 6 is stacked on the lover plane of a rotary transparent disk 4. Most part of an optical system for the recording/ reproduction of a hologram for the medium 6 are fixed on a transparent substrate 2 underneath the disk 4. The optical system fixed on the transparent substrate 2 is provided with an optical waveguide optical system 26a including a phase conjugate mirror for threshold value processing. Since the phase conjugate mirror is fixed on an optical waveguide, no alignment adjustment with high precision required, and it is hard to receive the influence of mechanical vibration.

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、記憶データを入力デー
タから光学的に連想して再生させるための光連想記憶装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical associative storage device for optically reproducing stored data from input data.

【0002】[0002]

【従来の技術】コンピュータの進歩、普及にはめざまし
いものがあり、あらゆる分野で重要な役割を果たしてい
る。このような状況の結果として、一層に高速の演算を
必要とする高度な処理にも適用可能な高性能コンピュー
タへの要求が高まりつつある。しかしながら、従来の逐
次処理によるコンピュータの機構上の限界が問題になる
につれて、それとは異なった概念やハードウェアに基づ
く、全く新しいコンピュータの必要性が認識されてきて
いる。
2. Description of the Related Art The progress and spread of computers are remarkable, and they play an important role in all fields. As a result of such a situation, there is an increasing demand for high-performance computers that can be applied to sophisticated processing that requires even higher speed computation. However, as the mechanical limitation of conventional sequential processing becomes a problem, the need for a completely new computer based on a different concept and hardware has been recognized.

【0003】例えば、曖昧な入力から正確な出力を推論
したり、不完全なデータから完全なデータを再現した
り、或いは大量の記憶イメージのなかから、入力イメー
ジに最も類似したイメージを選択するなどの推論処理
は、逐次処理によるコンピュータには実行が困難な分野
の一つである。
For example, inferring an accurate output from an ambiguous input, reproducing perfect data from incomplete data, or selecting an image most similar to the input image from a large amount of stored images. The reasoning process of is one of the fields that is difficult to execute on a computer by sequential processing.

【0004】このような推論処理に適した構成やハード
ウェアーへの要求も高まりつつあり、その要求に答える
ために多数の提案がなされている。そのうち有力なもの
の一種は、ホログラムと光位相共役鏡を用いた光連想記
憶装置である。この装置は、“All-optical associativ
e memory with shift invariance and multiple-imager
ecal”Optics Letters/Vol.12,No.5/May 1987 pp346 〜
348 に開示されたものに代表される。
There is an increasing demand for a configuration and hardware suitable for such inference processing, and many proposals have been made to meet the demand. One of the powerful ones is an optical associative memory device using a hologram and an optical phase conjugate mirror. This device is an “All-optical associativ
e memory with shift invariance and multiple-imager
ecal ”Optics Letters / Vol.12, No.5 / May 1987 pp346〜
348.

【0005】図35は上述の文献に開示された光連想記
憶装置の模式図を示す。この装置により、複数のイメー
ジをホログラム記憶媒体へ記憶させるための操作は以下
の通りである。
FIG. 35 shows a schematic diagram of the optical associative memory device disclosed in the above-mentioned document. The operation for storing a plurality of images in the hologram storage medium by this device is as follows.

【0006】記録用ビームが、第1のイメージ(例えば
単語WAVES)1で空間光変調を受けることにより、
第1のイメージ1の物体波が発生する。この物体波は、
ビームスプリッタ3により反射され、フーリエ変換レン
ズ5により集光され、フランホーファ解析像としてホロ
グラム記憶媒体7に入射する。その入射位置には、第1
の参照波9が同時に入射されている。
[0006] The recording beam undergoes spatial light modulation with a first image (eg the word WAVES) 1
The object wave of the first image 1 is generated. This object wave is
It is reflected by the beam splitter 3, condensed by the Fourier transform lens 5, and enters the hologram storage medium 7 as a Franhofer analysis image. At the incident position, the first
The reference wave 9 of is incident at the same time.

【0007】第1のイメージ1からの物体波と第1の参
照波9とが干渉する結果、その干渉パターンがフーリエ
変換ホログラムとしてホログラム記憶媒体7に蓄積され
る。第2のイメージ(例えば単語OPTIC)11のフ
ーリエ変換ホログラムも同様に、第2のイメージ11か
らの物体波と第2の参照波13との干渉パターンとして
ホログラム記憶媒体7に記憶される。ここで第2の参照
波13は、第1の参照波9とは異なる入射角を有する。
As a result of the interference between the object wave from the first image 1 and the first reference wave 9, the interference pattern is stored in the hologram storage medium 7 as a Fourier transform hologram. The Fourier transform hologram of the second image (for example, the word OPTIC) 11 is also stored in the hologram storage medium 7 as an interference pattern between the object wave from the second image 11 and the second reference wave 13. Here, the second reference wave 13 has an incident angle different from that of the first reference wave 9.

【0008】参照波の様々な入射角の使用により、幾つ
もの異なるイメージのフーリエ変換ホログラムを一つの
ホログラム記憶媒体7に記憶できる。
By using different angles of incidence of the reference waves, Fourier transform holograms of several different images can be stored in one hologram storage medium 7.

【0009】一般に、ハードディスクやフロッピーディ
スクなどの非光学的記録媒体に記録されたデータは、デ
ータが記録されたアドレスを指定することにより出力さ
れる。
Generally, data recorded on a non-optical recording medium such as a hard disk or a floppy disk is output by designating an address where the data is recorded.

【0010】しかし、この光連想記憶装置では、ホログ
ラム記憶媒体7における記憶された特定のイメージに対
応する入力イメージをホログラム記憶媒体7に入力する
ことにより、多重記憶ホログラムから特定のイメージが
出力される。この場合、出力イメージのために必要な入
力イメージは、記憶されたイメージと完全に同一である
必要はなく、或る許容範囲内で、不完全または断片的な
入力イメージ、または類似した入力イメージでもよい。
このようなイメージの出力のための操作は以下の通りで
ある。
However, in this optical associative storage device, by inputting an input image corresponding to a specific image stored in the hologram storage medium 7 into the hologram storage medium 7, a specific image is output from the multiple storage hologram. . In this case, the input image required for the output image does not have to be exactly the same as the stored image, and within some tolerance, even an incomplete or fragmentary input image, or a similar input image. Good.
The operation for outputting such an image is as follows.

【0011】第1のイメージ(WAVES)1の断片を
なす不完全なイメージ15(例えば文字W)を光連想記
憶装置へ入力すると、この不完全入力イメージは、イメ
ージが多重記憶されたホログラム記憶媒体7へ、書込み
波と同様の光路を経て入射される。
When an incomplete image 15 (for example, the letter W) forming a fragment of the first image (WAVES) 1 is input to the optical associative memory, the incomplete input image is a hologram storage medium in which the images are multiply stored. 7 is made to enter through the same optical path as the writing wave.

【0012】この際、ホログラムの光相関演算により、
不完全入力イメージに対する類似度の高さに応じた光強
度で、各々の記憶イメージが出力される。最も高い光強
度を有する出力イメージが、不完全入力イメージに対し
て最も高い類似度を有することを意味する。
At this time, by the optical correlation calculation of the hologram,
Each stored image is output with a light intensity corresponding to the degree of similarity to the incomplete input image. It means that the output image with the highest light intensity has the highest similarity to the imperfect input image.

【0013】これらの混在した出力イメージは光位相共
役鏡17に入射し、しきい値処理を施され、入力光路に
沿って位相共役波として再伝播する。位相共役鏡におけ
るしきい値処理により、不完全入力イメージに対して最
も高い類似度を有する完全出力イメージのみが強調また
は増幅され、それ以外の全ての出力イメージの光強度は
抑制される。
These mixed output images enter the optical phase conjugate mirror 17, are thresholded, and are re-propagated as a phase conjugate wave along the input optical path. Thresholding in the phase conjugate mirror enhances or amplifies only the complete output image that has the highest similarity to the incomplete input image, and suppresses the light intensity of all other output images.

【0014】結果的に、完全出力イメージに対する位相
共役波が、ホログラム記憶媒体7からの出射光に対する
位相共役波として、ホログラム記憶媒体7へ再入射す
る。これにより、不完全入力イメージのパターンに対し
て最も類似したパターンを有する完全出力イメージ(W
AVES)19が、不完全入力イメージから光連想され
て出力される。
As a result, the phase conjugate wave for the complete output image re-enters the hologram storage medium 7 as a phase conjugate wave for the light emitted from the hologram storage medium 7. As a result, the complete output image (W
AVES) 19 is optically associated with the incomplete input image and output.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】連想記憶を実現するた
めに重要な非線形反射率を有する光学要素、即ち位相共
役鏡は、チタン酸バリウム結晶を用いた縮退4波混合に
よる反射ミラーである。この位相共役鏡は、高い精度で
アライメントされた互いに対向するポンプ波(図35に
は示されていない)を必要とする。従って、この位相共
役鏡を実際にシステムに組み込んで使用すると、機械的
振動などの不所望な振動に起因して、システムの信頼性
が低くなりうる。
An optical element having a nonlinear reflectance, which is important for realizing associative memory, that is, a phase conjugate mirror is a reflection mirror by degenerate four-wave mixing using barium titanate crystal. This phase conjugate mirror requires pump waves (not shown in FIG. 35) that are aligned to each other with high precision. Therefore, when the phase conjugating mirror is actually used by being incorporated in the system, the reliability of the system may be lowered due to undesired vibration such as mechanical vibration.

【0016】この位相共役鏡の特性は、その光学材料の
光学的物性に非常に依存するため、システムの光学的設
計値(しきい値、参照光の波長及びパワー、その他)の
自由度が制限される。結果的に、システムのコストが高
価になりうる。
Since the characteristics of this phase conjugate mirror are very dependent on the optical properties of the optical material, the degree of freedom of the optical design values (threshold, wavelength and power of reference light, etc.) of the system is limited. To be done. As a result, the cost of the system can be high.

【0017】従って本発明の目的は、高精度の光学系の
調整を必要とせず、信頼性が高く低コストな光連想記憶
装置を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide an optical associative memory device which does not require highly precise adjustment of an optical system and is highly reliable and low in cost.

【0018】[0018]

【課題を達成するための手段】本発明の一つの観点によ
れば、一つの入力データに対し、予め記憶された複数の
データのなかから最も類似した一つのデータを光学的に
連想して再生させる光連想記憶装置であって、参照波を
発生する参照光源と、ホログラムが記憶されるべき記憶
媒体と、参照光源からの参照波と、予め記憶媒体へ記憶
させるべき複数の記憶データの各々からの物体波とを干
渉させる結果、各々の記憶データに対応するホログラム
を記憶媒体に記憶させる記憶手段と、参照光源からの参
照波と、任意の一つの入力データからの物体波とを干渉
させる結果、光相関演算に基づいて、入力データのパタ
ーンと記憶データのパターンとの相関関係に応じた光強
度で、複数の記憶データにそれぞれ対応する複数のホロ
グラフィ像を再生する再生手段と、入力データのパター
ンに対して最も類似したパターンを有する一つの記憶デ
ータの光強度を増強するように、再生された複数のホロ
グラフィ像をしきい値処理するしきい値処理手段を含む
光導波路と、を備える光連想記憶装置が提供される。
According to one aspect of the present invention, one input data is reproduced by optically associating the most similar one of a plurality of prestored data. An optical associative storage device for generating a reference wave, a storage medium in which a hologram is stored, a reference wave from the reference light source, and a plurality of storage data to be stored in the storage medium in advance. As a result of interfering with the object wave of, the storage means for storing the hologram corresponding to each stored data in the storage medium, the reference wave from the reference light source, and the object wave from any one input data , Reproduces multiple holographic images corresponding to multiple stored data with light intensity according to the correlation between the input data pattern and the stored data pattern based on the optical correlation calculation And a thresholding means for thresholding a plurality of reproduced holographic images so as to enhance the light intensity of one stored data having a pattern most similar to the pattern of the input data. An optical associative memory device including an optical waveguide including the optical waveguide.

【0019】[0019]

【作用】上述の構成によれば、しきい値処理は光導波路
で実行されるため、反射ミラーからなる位相共役鏡のよ
うな高い精度のアライメントは不要であり、電気的な制
御によるしきい値処理も可能となる。
According to the above configuration, since the threshold value processing is executed in the optical waveguide, it is not necessary to perform highly accurate alignment such as a phase conjugate mirror made of a reflecting mirror, and the threshold value can be controlled electrically. Processing is also possible.

【0020】[0020]

【実施例】図1は本発明の第1実施例に係る光連想記憶
装置を示す。
1 shows an optical associative memory device according to a first embodiment of the present invention.

【0021】光連想記憶装置は、透明基板2に固定され
た第1の光学系と、基板2の上方に配置された第2の光
学系と、これら第1と第2の光学系の間に配置され、下
面にホログラム記録(または記憶)媒体6が積層された
透明ディスク4及びその駆動機構(図示せず)とを備え
る。
The optical associative memory device includes a first optical system fixed to the transparent substrate 2, a second optical system arranged above the substrate 2, and a space between the first and second optical systems. The transparent disk 4 is provided and has a hologram recording (or storage) medium 6 laminated on the lower surface thereof, and a drive mechanism (not shown) for the transparent disk 4.

【0022】第1の光学系は、光連想記憶装置の光学系
の大部分をなす複数の小形の光学素子からなる。これら
光学素子は基板2に固定されているため、光連想記憶装
置の光学系全体を小形化できると共に、一度固定された
後は精密な調整が不要であり、光学的特性を安定化でき
る。
The first optical system is composed of a plurality of small-sized optical elements forming a large part of the optical system of the optical associative memory device. Since these optical elements are fixed to the substrate 2, the entire optical system of the optical associative storage device can be downsized, and once fixed, no precise adjustment is required and the optical characteristics can be stabilized.

【0023】特に図2に示すように、第1の光学系は、
ビームの偏向や分岐のための第1及び第2のプリズム
8,10及びミラー14、電気的信号制御により光を空
間的に強度変調するための空間光変調素子16,18、
再生された2次元光情報を電気的信号に変換するための
イメージセンサ20、集積光学系による位相共役鏡22
を含む光導波路光学系26a、光導波路光学系26aに
対する入力/出力のためのホログラム素子24を備え
る。
In particular, as shown in FIG. 2, the first optical system is
First and second prisms 8 and 10 and a mirror 14 for deflecting and splitting a beam, spatial light modulators 16 and 18 for spatially intensity-modulating light by electric signal control,
An image sensor 20 for converting reproduced two-dimensional optical information into an electric signal, and a phase conjugate mirror 22 by an integrated optical system.
The optical waveguide optical system 26a including the above, and the hologram element 24 for input / output to / from the optical waveguide optical system 26a.

【0024】第2の光学系は、第1の光学系から導かれ
た光を透明ディスク4に入射させるために、基板2の上
方に配置された第1及び第2のミラー27a,27b
と、基板2と透明ディスク4との間に配置された分岐プ
リズム12からなる。光連想記憶装置の全ての光学系の
うち、基板2に固定されていないのは、分岐プリズム1
2及び第1と第2のミラー27a,27b及び光源(図
示せず)のみである。
The second optical system includes first and second mirrors 27a and 27b arranged above the substrate 2 so that the light guided from the first optical system is incident on the transparent disk 4.
And a split prism 12 arranged between the substrate 2 and the transparent disk 4. Of all the optical systems of the optical associative memory device, the one not fixed to the substrate 2 is the branch prism 1.
2 and the first and second mirrors 27a and 27b and the light source (not shown) only.

【0025】透明ディスク4は、駆動機構の回転軸(図
示せず)に対して交換可能に装着され、情報の記録(記
憶)または再生の際に駆動機構により一定角度づつ回動
可能である。この透明ディスク4の駆動制御の詳細は、
従来の光ディスクと同様であるから、ここでは説明を省
略する。
The transparent disk 4 is replaceably mounted on a rotary shaft (not shown) of the drive mechanism, and can be rotated by a predetermined angle by the drive mechanism when recording (storing) or reproducing information. The details of the drive control of the transparent disk 4 are as follows.
Since it is the same as the conventional optical disc, the description is omitted here.

【0026】ホログラム記録媒体の単位面積あたりに記
憶可能なデータの数は、ホログラム記録媒体6の解像度
に制限される。しかし、透明ディスク4によれば、ホロ
グラム記憶媒体6の形態が回転ディスクであるため、一
つのホログラム記録媒体6の記録容量を飛躍的に増大さ
せることができる上述の光連想記憶装置の構造の詳細に
ついて、情報の記録及び再生行程と共に説明する。
The number of data that can be stored per unit area of the hologram recording medium is limited by the resolution of the hologram recording medium 6. However, according to the transparent disk 4, since the hologram storage medium 6 is a rotating disk, the details of the structure of the above-described optical associative storage device capable of dramatically increasing the recording capacity of one hologram recording medium 6 are described. Will be described together with the process of recording and reproducing information.

【0027】図3は図1の光連想記憶装置における情報
記録行程の光路を示す。光源(図示せず)から出射した
レーザービームは、第1のプリズム8に入射し、ここで
第1と第2のビームに分岐される。基板2の表面2aの
法線方向へ反射された第1のビームは、基板の上方に配
置されたミラー27a,27bにより反射され、透明デ
ィスク4を透過してホログラム記録媒体6に入射する。
FIG. 3 shows the optical path of the information recording process in the optical associative memory device of FIG. A laser beam emitted from a light source (not shown) enters a first prism 8 and is split into a first beam and a second beam here. The first beam reflected in the direction normal to the surface 2 a of the substrate 2 is reflected by the mirrors 27 a and 27 b arranged above the substrate, passes through the transparent disc 4, and enters the hologram recording medium 6.

【0028】一方、第1のプリズム8を透過した第2の
ビームは、基板2の下側を通って第2のプリズム10へ
入射し、ここで第3と第4のビームに再度分岐される。
基板表面2aの法線方向へ反射された第3のビームは、
空間光変調素子16により遮蔽される。第2のプリズム
10を透過した第4のビームは、ミラー14により基板
表面2aの法線方向へ反射され、透明ディスク4を透過
して導波路光学系26の近傍の領域に入射される。
On the other hand, the second beam that has passed through the first prism 8 passes through the lower side of the substrate 2 and enters the second prism 10, where it is split into third and fourth beams again. .
The third beam reflected in the direction normal to the substrate surface 2a is
It is shielded by the spatial light modulator 16. The fourth beam that has passed through the second prism 10 is reflected by the mirror 14 in the direction normal to the substrate surface 2a, passes through the transparent disk 4, and enters the region near the waveguide optical system 26.

【0029】この領域には、空間光を導波路光に結合す
るためのホログラムカプラ28が設けられている。この
領域に入射されたビームは、カプラ28を介して導波路
光学系26a内に導かれる。導波路光学系の光導波路は
マルチモード導波路である。ホログラムカプラ28に入
射したビームは、このマルチモード導波路の固有導波路
モードのうちの或る特定の一つのモードに結合する。
In this area, a hologram coupler 28 for coupling the spatial light with the waveguide light is provided. The beam incident on this region is guided through the coupler 28 into the waveguide optical system 26a. The optical waveguide of the waveguide optical system is a multimode waveguide. The beam incident on the hologram coupler 28 is coupled to a specific one of the natural waveguide modes of this multimode waveguide.

【0030】図4は導波路光学系26aの上面図を示
す。導波路光学系26aは、記録の際には図5に示すよ
うに働く。ホログラムカプラ28から導波路内の特定の
モードに結合した導波光は、第1の導波型切り替えミラ
ー30及び第1の導波路ミラー32により光路を変換さ
れ、導波路モード変換素子34に入射する。
FIG. 4 shows a top view of the waveguide optical system 26a. The waveguide optical system 26a works as shown in FIG. 5 during recording. The guided light coupled from the hologram coupler 28 to a specific mode in the waveguide has its optical path converted by the first waveguide type switching mirror 30 and the first waveguide mirror 32, and enters the waveguide mode conversion element 34. .

【0031】導波モード変換素子において、特定モード
の入射ビームは外部からの制御により所望の導波モード
へ変換される。例えば0次モードの入射光が全て1次ま
たは2次モードへ変換される。
In the guided mode conversion element, the incident beam of a specific mode is converted into a desired guided mode by external control. For example, all incident light in the 0th order mode is converted into the 1st or 2nd order mode.

【0032】モード変換素子34を通過した導波ビーム
は、外部制御に応じた導波モードで伝搬し、第2の導波
路ミラー36及び第2の導波型切り替えミラー38で光
路変換されて多重体積型ホログラムカプラ40に入射す
る。この多重体積型ホログラムカプラ40は、入射モー
ドに応じて出射位置と出射角が異なる特殊なカプラであ
り、何れの導波モード光をも図2のホログラム記録位置
へ入射させるように設計されている。従って導波モード
変換素子による制御に応じて、ホログラム記録位置に対
するビームの入射角を変化させることができる。
The guided beam that has passed through the mode conversion element 34 propagates in a guided mode in accordance with external control, is subjected to optical path conversion by the second waveguide mirror 36 and the second waveguide type switching mirror 38, and is multiplexed. It is incident on the volume hologram coupler 40. The multi-volume hologram coupler 40 is a special coupler whose emission position and emission angle are different depending on the incident mode, and is designed so that any guided mode light is incident on the hologram recording position of FIG. . Therefore, the incident angle of the beam with respect to the hologram recording position can be changed according to the control by the waveguide mode conversion element.

【0033】結果として、ホログラム記録位置において
は、外部制御に応じた異なる入射角を有する参照ビーム
により、ホログラムが記録される。
As a result, at the hologram recording position, the hologram is recorded by the reference beams having different incident angles according to the external control.

【0034】この際、第1のプリズム8で反射された第
1のビームを光路内に設けられた空間光変調素子18で
2次元強度変調することにより、所望の2次元パターン
をホログラム記録媒体6内に異なる入射角を有する参照
ビームにより多重記録することが可能となる。
At this time, the first beam reflected by the first prism 8 is two-dimensionally intensity-modulated by the spatial light modulation element 18 provided in the optical path to form a desired two-dimensional pattern on the hologram recording medium 6. Multiple recording is possible with reference beams having different incident angles within.

【0035】透明ディスク4を逐次回動させながら、上
述の多重記録操作を実行することにより、1枚のディス
ク4上に大量の多重2次元パターンデータを体積型ホロ
グラムとして記録することができる。
By performing the above-mentioned multiple recording operation while successively rotating the transparent disk 4, a large amount of multiple two-dimensional pattern data can be recorded on one disk 4 as a volume hologram.

【0036】上述の多重記録操作においては、以下に詳
細に説明される幾つかの導波型デバイスが重要な役割を
果たしている。
In the multiple recording operation described above, several guided wave devices, described in detail below, play an important role.

【0037】記録用参照ビームの入射角を外部制御する
ための導波モード変換素子34について説明する。或る
特定の導波モードを別の導波モードに変換するために
は、両者の伝搬定数差と同じ波数を有するグレーティン
グで位相変調すればよい。しかし、通常の静的なグレー
ティングでは、グレーティングの波数の外部制御は不可
能である。
The guided mode conversion element 34 for externally controlling the incident angle of the recording reference beam will be described. In order to convert a certain guided mode to another guided mode, phase modulation may be performed by a grating having the same wave number as the difference in propagation constant between the two. However, with a normal static grating, external control of the wave number of the grating is impossible.

【0038】図6は、波数の外部制御を可能とするため
のグレーティングの構造を示す。導波層42とグレーテ
ィング層44とは、それら間に位相変調領域としての間
隙層46を挟んでいる。これらの層のうちの何れかの層
は、外部からの電気的(または磁気的、熱的、光学的)
な制御により、その屈折率を変化させることができる材
料である。
FIG. 6 shows the structure of the grating for enabling the external control of the wave number. The waveguide layer 42 and the grating layer 44 sandwich a gap layer 46 as a phase modulation region between them. Any one of these layers may be external electrical (or magnetic, thermal, optical)
It is a material whose refractive index can be changed by various controls.

【0039】図7は、一例として、電気的制御による間
隙層46の構造を示す。
FIG. 7 shows, as an example, the structure of the gap layer 46 under electrical control.

【0040】図7において、間隙層46は電気光学特性
を示す材料であり、外部電極50に電源52から電圧を
印加することにより、その屈折率を変化させることがで
きる。
In FIG. 7, the gap layer 46 is a material exhibiting electro-optical characteristics, and its refractive index can be changed by applying a voltage from the power supply 52 to the external electrode 50.

【0041】間隙層46は通常導波路におけるクラッド
に対応するので、間隙層46の屈折率が変化すると導波
モード界分布が変化する。具体的には間隙層46におけ
るエバネッセント波の漏洩量が変化する。この点に着目
すると、間隙層46の厚さを適宜に設定することによ
り、電圧印加のオン/オフに応じて、導波光の漏洩をグ
レーティング層44に重畳/非重畳させることができ
る。図7のグレーティングは、例えば、外部から電圧が
印加された際にモード変換を生じ、それ以外は通常の導
波線路として働くようなデバイスとし得る。
Since the gap layer 46 normally corresponds to the clad in the waveguide, the waveguide mode field distribution changes when the refractive index of the gap layer 46 changes. Specifically, the leakage amount of the evanescent wave in the gap layer 46 changes. Focusing on this point, by appropriately setting the thickness of the gap layer 46, the leakage of the guided light can be superimposed / non-superposed on the grating layer 44 in accordance with ON / OFF of the voltage application. The grating of FIG. 7 may be, for example, a device that causes a mode conversion when a voltage is applied from the outside and otherwise acts as a normal waveguide line.

【0042】図8に示すように、上述のデバイスを所望
のモード変換に応じて予め作成し、導波光の伝搬方向に
沿ってアレイ状に配列する。電圧を印加すべきデバイス
をスイッチSW1〜AW4にて選択することにより、そ
の選択に応じて所望のモード変換の実行が可能となる。
ここでは電気光学効果を用いたデバイスについて説明し
たが、外部制御により屈折率変化を起こせるものなら
ば、他の効果を用いたデバイスでもよい。
As shown in FIG. 8, the above-mentioned devices are prepared in advance according to desired mode conversion, and arranged in an array along the propagation direction of guided light. By selecting the device to which the voltage is applied by using the switches SW1 to SW4, it is possible to execute the desired mode conversion according to the selection.
Although the device using the electro-optical effect has been described here, a device using another effect may be used as long as it can change the refractive index by external control.

【0043】屈折率を変化させるべき層は、間隙層46
に限らず、導波層42でもクラッド層48でもよく、何
れの場合も上述と同様の機能を実現できる。
The layer whose refractive index is to be changed is the gap layer 46.
However, the same function as described above can be realized in either case.

【0044】こうして変化された各導波モードビームを
空間ビームに変換し、参照ビームとして利用するために
は、上述の多重体積型ホログラムカプラ40が必要であ
る。このホログラムカプラについて説明する。
In order to convert each guided mode beam thus changed into a spatial beam and use it as a reference beam, the above-mentioned multi-volume hologram coupler 40 is required. This hologram coupler will be described.

【0045】通常のグレーティングカプラは、異なる伝
搬定数を有する導波モードを異なる出射角として出力で
きる。しかしながら、ビームの出射位置は何れのモード
に対しても1ヶ所(グレーティングの存在する領域)で
あって、出射ビームの照射位置がモードに応じて変化す
る。従って出射ビームを多重体積型ホログラム記録の参
照光として用いることは困難である。
A usual grating coupler can output guided modes having different propagation constants as different emission angles. However, the emission position of the beam is one (region where the grating exists) for any mode, and the irradiation position of the emission beam changes depending on the mode. Therefore, it is difficult to use the emitted beam as the reference light for the multi-volume hologram recording.

【0046】そこで本発明では、次のような特殊な方法
により作製された多重ホログラムカプラ40を用いる。
このカプラ40は、導波路に設けられたホログラム記録
材料54に対し、個々の導波モード光と、それぞれ異な
る入射角を有する空間参照光とにより多重記録されてな
る。
Therefore, in the present invention, the multiple hologram coupler 40 manufactured by the following special method is used.
The coupler 40 is multiplexed and recorded on the hologram recording material 54 provided on the waveguide by individual guided mode light and spatial reference light having different incident angles.

【0047】導波路に設けられたホログラム記録材料の
形態は、例えばクラッド(図9(A)、導波層の一部
(図9(B))、導波層そのもの(図10(A))、導
波層上に局所的に設けられた装荷膜(図10(B))、
その他の形態が考えられるが、原理的には何れでもよ
い。
The form of the hologram recording material provided in the waveguide is, for example, a clad (FIG. 9A), a part of the waveguide layer (FIG. 9B), or the waveguide layer itself (FIG. 10A). , A loading film locally provided on the waveguiding layer (FIG. 10B),
Other forms are conceivable, but in principle any form is acceptable.

【0048】図11乃至図14を参照すると、導波路の
ホログラム記録材料54にホログラムカプラ40を形成
するステップは下記の通りである。
Referring to FIGS. 11 to 14, the steps of forming the hologram coupler 40 on the hologram recording material 54 of the waveguide are as follows.

【0049】(i) 0次モードビームに対して、第1の入
射角θ1を有する第1の参照ビームにより体積型ホログ
ラムを記録する(図11)。
(I) A volume hologram is recorded by a first reference beam having a first incident angle θ1 with respect to a 0th-order mode beam (FIG. 11).

【0050】(ii)1次モードビームを伝搬させ、第2の
入射角θ2(ここでθ1≠θ2)を有し、且つ第1の参
照光と或る一点で交わる第2の参照ビームにより、更に
体積型ホログラムを記録する(図12)。
(Ii) The second reference beam that propagates the first-order mode beam, has the second incident angle θ2 (where θ1 ≠ θ2), and intersects the first reference light at a certain point, Further, a volume hologram is recorded (FIG. 12).

【0051】(iii) 上述のステップ(i) ,(ii)と同様
に、2次…m次のモードビームにより順次に記録を実行
することにより、導波路内に多重体積型ホログラムを記
録する(図13及び図14)。
(Iii) In the same manner as in steps (i) and (ii) above, recording is sequentially performed by using mode beams of the 2nd ... mth order to record a multi-volume hologram in the waveguide ( 13 and 14).

【0052】(iv)上述のステップ(iii) による多重体積
型ホログラムに所定の現像処理を施すことにより、各モ
ードに応じて機能が分離、多重化されたホログラムカプ
ラ40が形成される。
(Iv) By subjecting the multi-volume hologram in step (iii) above to a predetermined development process, a hologram coupler 40 having functions separated and multiplexed according to each mode is formed.

【0053】図15乃至図18は、ホログラムカプラ4
0の動作を示す。
15 to 18 show the hologram coupler 4.
0 operation is shown.

【0054】記録(ステップ(i) 〜(iii) )の際と反対
方向から0次、1次、2次…m次の導波ビームがホログ
ラムカプラ40へ入射されると、記録用参照ビームが再
生される。ホログラムカプラ40は、体積型ホログラム
の波長選択性、入射角選択性に対応してモードの選択性
を有するため、特定のモードは、それが対応するホログ
ラムの記録用参照ビームのみに結合する。結果的に、個
々のモードをそれぞれ別の出射角で同じ場所に入射する
空間ビームに変換することが可能となる。
When a 0th-order, 1st-order, 2nd-order, m-th order waveguide beam is incident on the hologram coupler 40 from the opposite direction from the recording (steps (i) to (iii)), the recording reference beam is generated. Is played. Since the hologram coupler 40 has the mode selectivity corresponding to the wavelength selectivity and incident angle selectivity of the volume hologram, the specific mode is coupled only to the recording reference beam of the hologram to which it corresponds. As a result, it becomes possible to convert the individual modes into spatial beams that are incident on the same place at different exit angles.

【0055】第1と第2の導波型切り替えミラー30,
38は、上述の記録行程においては反射ミラーとしての
役割を果たしているが、再生行程においては透過ミラー
としての役割を果たす必要がある。導波型切り替えミラ
ー30,38のこれら二つの役割は、導波モード変換素
子と同様に、外部制御に応じたグレーティングの作動と
非作動との切り替えにより実現される。
First and second waveguide type switching mirrors 30,
38 plays a role as a reflecting mirror in the above-described recording process, but needs to play a role as a transmitting mirror in the reproducing process. These two roles of the waveguide-type switching mirrors 30 and 38 are realized by switching the operation and non-operation of the grating according to the external control, similarly to the waveguide mode conversion element.

【0056】図19は導波型切り替えミラー30または
38の構造を示す。このミラーと図6のグレーティング
層構造との相違は、グレーティングが導波路型ビームス
プリッタ56であることである。このミラーの断面構造
は図6のグレーティング層構造と同様である。この導波
型切り替えミラーは、図7の場合と全く同様に、外部か
らの何等かの制御により導波光の界分布を変化させるこ
とで、ビームスプリッタの機能をオン/オフさせること
ができる。
FIG. 19 shows the structure of the waveguide switching mirror 30 or 38. The difference between this mirror and the grating layer structure of FIG. 6 is that the grating is a waveguide beam splitter 56. The cross-sectional structure of this mirror is the same as the grating layer structure of FIG. This waveguide-type switching mirror can turn on / off the function of the beam splitter by changing the field distribution of the guided light under some control from the outside, just as in the case of FIG.

【0057】本発明の光連想記録装置では、上述の各導
波路型素子による導波路型光学系がホログラム記録のた
めの参照光源である。
In the optical associative recording apparatus of the present invention, the waveguide type optical system including the above-mentioned waveguide type elements is a reference light source for hologram recording.

【0058】図20は、光連想記録装置の再生行程の際
の光路を示す。
FIG. 20 shows an optical path in the reproducing process of the optical associative recording device.

【0059】図示しない光源から出射したレーザービー
ムは、記録行程と同様に、第1と第2のプリズム8,1
0及びミラー14により、それぞれ分岐される。
A laser beam emitted from a light source (not shown) emits the first and second prisms 8 and 1 as in the recording process.
It is branched by 0 and the mirror 14.

【0060】第1のプリズム8により基板表面2aの法
線方向へ反射されたビームは、空間光変調素子18で遮
蔽される。
The beam reflected by the first prism 8 in the direction normal to the substrate surface 2a is blocked by the spatial light modulator 18.

【0061】第2のプリズム10により基板表面2aの
法線方向へ反射されたビームは、空間光変調素子16に
よりキーパターンとして入力すべき2次元パターンに強
度変調された後、分岐プリズム12を通過して、読み出
し光として透明ディスク4の体積型多重ホログラムに入
射される。この結果、光相関演算により、記憶パターン
との相関強度に応じてそれぞれの参照光が再生され、導
波路光学系26aの多重体積型ホログラム40(図4参
照)に入射する。ここで、各参照光はそれぞれ対応する
モードの導波光に変換され、伝搬される。
The beam reflected by the second prism 10 in the direction normal to the substrate surface 2a is intensity-modulated into a two-dimensional pattern to be input as a key pattern by the spatial light modulator 16, and then passes through the branch prism 12. Then, it is incident on the volume-type multiplex hologram of the transparent disk 4 as the reading light. As a result, each reference light is reproduced by the optical correlation calculation according to the correlation strength with the storage pattern, and is incident on the multiple volume hologram 40 (see FIG. 4) of the waveguide optical system 26a. Here, each reference light is converted into guided light of a corresponding mode and propagated.

【0062】図21は再生行程の際の導波路光学系26
aの上面図を示す。多重体積型ホログラム40から導入
されたマルチモード導波ビームは、導波型切り替えミラ
ー38を通過をして、導波路光学系26a内に設けられ
た非線形光学媒質58に入射する。一方、基板2の下を
通過してミラー14で基板表面の法線方向へ反射された
ビームは、ホログラムカプラ28で導波路光学系26a
内に導かれ、反対方向に伝搬する。
FIG. 21 shows the waveguide optical system 26 during the reproducing process.
The top view of a is shown. The multimode waveguide beam introduced from the multi-volume hologram 40 passes through the waveguide switching mirror 38 and is incident on the nonlinear optical medium 58 provided in the waveguide optical system 26a. On the other hand, the beam that passes under the substrate 2 and is reflected by the mirror 14 in the direction normal to the substrate surface is guided by the hologram coupler 28 into the waveguide optical system 26a.
Guided in and propagate in the opposite direction.

【0063】この導波ビームの光路は、導波型切り替え
ミラー30を通過した後、導波型ビームスプリッタ60
で反射して導波路ミラー62,64により反射される光
路と、導波型ビームスプリッタ60を透過して導波路ミ
ラー66,68,70により反射される光路とに分岐さ
れる。分岐された二つの導波ビームは、互いに対向して
非線形光学媒質58に入射する。これら二つの導波ビー
ムと上述のマルチモードビームとが非線形光学媒質68
に入射した結果、マルチモードビームの光路を再伝播す
るビームが発生する。これにより、縮退4波混合による
位相共役鏡が形成される。
The optical path of this guided beam, after passing through the guided switching mirror 30, is guided by the beam splitter 60.
The optical path is reflected by and is reflected by the waveguide mirrors 62 and 64, and the optical path that is transmitted through the waveguide beam splitter 60 and reflected by the waveguide mirrors 66, 68 and 70 is branched. The two branched waveguide beams enter the nonlinear optical medium 58 so as to face each other. These two guided beams and the above-mentioned multimode beam are combined into the nonlinear optical medium 68.
As a result of incidence on the beam, a beam re-propagating in the optical path of the multimode beam is generated. As a result, a phase conjugate mirror is formed by degenerate four-wave mixing.

【0064】図22(A)に示すような相関強度に応じ
て強度変調された各導波モードビームが、導波路内で位
相共役鏡により、しきい値処理されて、図22(B)に
示すような強調された導波モードビームが出射される。
このビームが入射光路を逆に伝搬し、多重体積ホログラ
ム24を通過して、強調された導波モードビームの出射
角で再度透明ディスク11上の多重体積ホログラムに入
射される。この結果、入力パターンに最も類似した出力
パターンが再生される。
Each waveguide mode beam whose intensity is modulated according to the correlation intensity as shown in FIG. 22 (A) is thresholded by the phase conjugate mirror in the waveguide, and then, as shown in FIG. 22 (B). An enhanced guided mode beam is emitted as shown.
This beam propagates backward in the incident light path, passes through the multi-volume hologram 24, and is incident on the multi-volume hologram on the transparent disk 11 again at the enhanced exit angle of the guided mode beam. As a result, the output pattern most similar to the input pattern is reproduced.

【0065】図20において、再生されたパターンビー
ムはプリズム12で分岐されて反射され、最終的にはイ
メージセンサ20に入射して、ここで光電変換される。
光学系を小型化するためには、イメージセンサ20の小
型化、低消費電力化、高密度化などが要請される。この
要請を満足するイメージセンサ20は、例えば電化変調
デバイス(Carge Modulation Device) である。
In FIG. 20, the reproduced pattern beam is branched by the prism 12 and reflected, and finally enters the image sensor 20 where it is photoelectrically converted.
In order to downsize the optical system, downsizing, low power consumption, high density, etc. of the image sensor 20 are required. The image sensor 20 that satisfies this request is, for example, a charge modulation device.

【0066】以上のように、本発明の光連想記憶装置に
よれば、殆どの光学素子は一枚の基板上に集積され、ま
た最も調整が困難な位相共役鏡の光学系が導波路内に固
定されて安定化されているため、装置全体を小型化、且
つ安定化できる。
As described above, according to the optical associative memory device of the present invention, most of the optical elements are integrated on one substrate, and the optical system of the phase conjugate mirror, which is the most difficult to adjust, is placed in the waveguide. Since it is fixed and stabilized, the entire device can be downsized and stabilized.

【0067】図23は本発明の第2実施例を示す。この
実施例と第1実施例との差異は、第1実施例における非
線形光学媒質58による光学的なしきい値処理のための
導波路光学系26a(図21)に代えて、光電集積回路
による電気的なしきい値処理のための導波路光学系26
bが用いられていることである。導波路光学系26aを
除く構成は第1実施例と同様であるため、その説明及び
図示は省略する。第2実施例を示す。また、導波路光学
系26bにおいて、第1実施例と同様な構成要素につい
ては同様な符号を付して示す。
FIG. 23 shows a second embodiment of the present invention. The difference between this embodiment and the first embodiment is that instead of the waveguide optical system 26a (FIG. 21) for optical threshold processing by the non-linear optical medium 58 in the first embodiment, the electric power by the photoelectric integrated circuit is used. Optical system 26 for dynamic thresholding
b is used. The configuration excluding the waveguide optical system 26a is the same as that of the first embodiment, and therefore its description and illustration are omitted. A second embodiment will be described. Further, in the waveguide optical system 26b, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals.

【0068】導波路光学系26bの光電集積回路は、検
出素子アレイ74と電気的しきい値処理回路86とを備
える。
The optoelectronic integrated circuit of the waveguide optical system 26b includes a detector array 74 and an electrical threshold processing circuit 86.

【0069】図24乃至図28に示すように、検出素子
アレイ74は、ホログラム記録材料76を設けたマルチ
モード導波路78に、モード数に相当する個数の検出素
子80を並べ、それぞれの素子に入射する空間光と各モ
ードの導波光との干渉露光により記録された体積型ホロ
グラムアレイである。
As shown in FIGS. 24 to 28, in the detection element array 74, a multimode waveguide 78 provided with a hologram recording material 76 is arranged with a number of detection elements 80 corresponding to the number of modes, and each detection element 80 is arranged in each element. It is a volume hologram array recorded by interference exposure of incident spatial light and guided light of each mode.

【0070】検出素子アレイ74は、体積型ホログラム
のモード選択性により、個々のモード光をその各々に対
応する検出器へそれぞれ独立に導く。
The detection element array 74 independently guides each mode light to the detector corresponding to the mode light due to the mode selectivity of the volume hologram.

【0071】第2実施例におけるしきい値処理は以下の
通りである。
The threshold value processing in the second embodiment is as follows.

【0072】体積型多重ホログラムカプラ40から導波
路78に入射したマルチ導波ビームは、導波型切り替え
ミラー38、導波路ミラー82で反射され、検出素子ア
レイ74に入射する。アレイ74は個々のモードパワー
を独立に検出し、電気信号に変換する。この電気信号は
適当に増幅等の信号処理を施された後、電気的しきい値
処理回路84へ与えられる。ここで第1実施例のしきい
値処理(図21参照)と同様の処理が電気的に実行さ
れ、その結果が導波モード変換素子86に与えられる。
モード変換素子34は、電気的に処理されたしきい値処
置結果に基づいて、ホログラムカプラ28から反対方向
に伝搬してきた導波光を変換し、体積型多重ホログラム
カプラ40へ入射させる。これは第1実施例の光学的位
相共役鏡と同様の役割を果たしている。
The multi-waveguide beam that has entered the waveguide 78 from the volume-type multiplex hologram coupler 40 is reflected by the waveguide switching mirror 38 and the waveguide mirror 82 and enters the detector array 74. The array 74 independently detects individual modal powers and converts them into electrical signals. The electric signal is appropriately subjected to signal processing such as amplification and then given to the electric threshold value processing circuit 84. Here, the same processing as the threshold processing (see FIG. 21) of the first embodiment is electrically executed, and the result is given to the waveguide mode conversion element 86.
The mode conversion element 34 converts the guided light propagating in the opposite direction from the hologram coupler 28 based on the electrically processed threshold value treatment result, and makes it enter the volume type multiplex hologram coupler 40. This plays the same role as the optical phase conjugate mirror of the first embodiment.

【0073】このような電気的なしきい値処理は、光学
的なしきい値処理に比較すると、外部制御が容易であ
り、光学非線形性のような特殊な性質を用いていないた
め、しきい値の設定、使用光源の波長及び光強度などの
光学的設計の自由度が拡がり、より実用的である。
Such electrical threshold processing is easier to control externally than optical threshold processing and does not use a special property such as optical nonlinearity. The degree of freedom in optical design such as setting, wavelength of the light source used, and light intensity is expanded, which is more practical.

【0074】図29に示すように、第2実施例による書
き込み参照ビームは、導波路型切替ミラー38をオフと
して、ホログラムカプラ40からの導波光を、導波モー
ド変換素子34により所望のモード次数に変換したもの
である。
As shown in FIG. 29, in the writing reference beam according to the second embodiment, the waveguide type switching mirror 38 is turned off, and the guided light from the hologram coupler 40 is converted into a desired mode order by the waveguide mode conversion element 34. Is converted to.

【0075】図30は、光連想記憶装置を形状判別装置
として用いた本発明の第3実施例を示す。この実施例の
装置の構成は、第1または第2実施例と同様である。
FIG. 30 shows a third embodiment of the present invention in which an optical associative memory device is used as a shape determining device. The structure of the apparatus of this embodiment is similar to that of the first or second embodiment.

【0076】透明ディスク4のホログラム記録媒体6
に、例えば図31に示すような種々の三角形のパターン
90を多重記憶させ、同様に図30のように、種々の四
角形92,円形94その他の様々な形状の図形のパター
ンを多重記憶させる。
Holographic recording medium 6 of transparent disk 4
For example, various triangular patterns 90 as shown in FIG. 31, for example, are multiply stored, and similarly, as shown in FIG. 30, various quadrangle 92, circle 94, and other various pattern patterns of various shapes are also multiply stored.

【0077】充分な量の情報を記憶させた後、この装置
に未知の図形パターンを入力すると、記憶された情報
(全てのホログラム情報)のうちから、入力パターンに
最も類似したパターンを有する図形を短時間に検索して
再生することができる。
When an unknown figure pattern is input to this apparatus after storing a sufficient amount of information, a figure having a pattern most similar to the input pattern is stored in the stored information (all hologram information). You can search and play in a short time.

【0078】ここで、光連想記憶装置と、番地指定方式
による情報処理装置(コンピュータ等)との組み合わに
ついて説明する。光連想記憶装置により処理されるデー
タの形態が、可視的なイメージデータ(例えば、写真、
映像)のみに限定されると、情報処理技術において光連
想記憶装置を適用可能な範囲が制限される。
Here, the combination of the optical associative storage device and the information processing device (computer or the like) by the address designation method will be described. The format of the data processed by the optical associative memory is such that visible image data (eg, photographs,
If it is limited to only video, the range to which the optical associative memory device can be applied in information processing technology is limited.

【0079】一方、番地指定方式による情報処理装置
(以下、非連想情報処理装置と称す)は、連想記憶の実
現が困難であり、また可視的なイメージデータの処理に
は適さない。
On the other hand, an information processing apparatus based on the address designation method (hereinafter referred to as a non-associative information processing apparatus) is difficult to realize associative memory and is not suitable for processing visible image data.

【0080】そこで、光連想記憶装置を番地指定方式に
よる情報処理装置に組み合わせることにより、可視的な
イメージデータに限らず広範囲のデータ処理が可能とな
り、しかも連想記憶が実現される。
Therefore, by combining the optical associative storage device with an information processing device by the address designation system, not only visible image data but also a wide range of data processing can be performed, and associative storage can be realized.

【0081】図32は、本発明の第4実施例を示す。図
示の人材検索システムは、本発明の光連想記憶装置10
0と、公知の光磁気ディスクドライブ102及びディス
プレィ104等を有するワークステーション110とを
組み合わせてなる。光連想記憶装置100の光学的な構
成は第1乃至3実施例と同様である。
FIG. 32 shows a fourth embodiment of the present invention. The illustrated personnel search system is an optical associative storage device 10 of the present invention.
0 and a workstation 110 having a known magneto-optical disk drive 102, display 104, etc. are combined. The optical structure of the optical associative memory device 100 is the same as that of the first to third embodiments.

【0082】ワークステーション110の光磁気ディス
ク(図示せず)の記録領域には、大量の人材リストのた
めに、各個人の詳細な個人情報(氏名、年齢、学歴、出
身地その他)が記録されている。
In the recording area of the magneto-optical disk (not shown) of the workstation 110, detailed personal information (name, age, educational background, place of birth, etc.) of each individual is recorded for a large number of human resources list. ing.

【0083】一方、図33に示すように、光連想記憶装
置のディスク4のホログラム記録媒体6には、各個人の
様々な表情や顔の向きの顔写真が一人あたり一つのホロ
グラムとして保存されている。更に、顔写真に対応する
個人情報が記録された光磁気ディスクのアドレスが、バ
ーコードのようなビット数値のパターンとして顔写真の
縁に記憶されている。
On the other hand, as shown in FIG. 33, in the hologram recording medium 6 of the disk 4 of the optical associative storage device, facial expressions of various expressions and face directions of each individual are stored as one hologram for each person. There is. Further, the address of the magneto-optical disk on which personal information corresponding to the face photograph is recorded is stored at the edge of the face photograph as a pattern of bit numbers such as a barcode.

【0084】このような人材検索システムによれば、顔
写真のみを光連想記憶装置に入力することにより、記憶
されている個人の情報をワークステーションによって検
索することができる。この場合、入力すべき顔写真は、
記憶された写真と全く同一である必要はない。
According to such a personnel retrieval system, the personal information stored can be retrieved by the workstation by inputting only the facial photograph into the optical associative storage device. In this case, the facial photograph that should be input is
It does not have to be exactly the same as the stored photo.

【0085】人材検索システムによる個人の検索のため
の操作ステップは以下の通りである。
The operation steps for searching for an individual by the personnel search system are as follows.

【0086】(i) 入手された特定の個人の顔写真を光連
想記憶装置に入力する。
(I) Input the obtained facial photograph of the specific individual into the optical associative memory.

【0087】(ii)再生ビームをスキャナー(図示せず)
で走査し、入力顔写真に最も類似したパターンを有する
顔写真に関するアドレスを、図34に示すようにワーク
ステーション110のディスプレィ104に表示する。
(Ii) Scanner for reproducing beam (not shown)
And the address relating to the facial photograph having the most similar pattern to the input facial photograph is displayed on the display 104 of the workstation 110 as shown in FIG.

【0088】(iii) ステップ(ii)によるアドレスに基づ
いて、ワークステーション110は、入力顔写真に対応
する個人の情報を光磁気ディスクから検索し、ディスプ
レィ104に表示する。このように、顔写真のみの曖昧
な入力データに基づいて、特定の個人を検索することが
できる。
(Iii) Based on the address obtained in step (ii), the workstation 110 retrieves the personal information corresponding to the input facial photograph from the magneto-optical disk and displays it on the display 104. In this way, it is possible to search for a specific individual based on the ambiguous input data of only the facial photograph.

【0089】ワークステーション110は、適宜なオペ
レーションシステムを採用することにより、図32のデ
ィスプレィ104の画面のようにマルチウィンドウを用
いて、入力顔写真、アドレス、個人情報等を同時に表示
させることも可能である。
By adopting an appropriate operation system, the workstation 110 can simultaneously display the input face photograph, address, personal information, etc. by using a multi-window like the screen of the display 104 in FIG. Is.

【0090】この実施例によれば、光連想記憶装置に入
力すべきイメージデータを単にデータ検索のための入力
パターンとして使用し、イメージデータに関連した詳細
なデータの検索はワークステーションにて容易にかつ非
常に高速に実行することが可能である。これは、人材検
索システムに限らず、様々なデータ検索システムに応用
可能である。
According to this embodiment, the image data to be input to the optical associative storage device is simply used as an input pattern for data retrieval, and detailed data retrieval related to the image data can be easily retrieved by the workstation. And it can run very fast. This is applicable to various data search systems as well as human resource search systems.

【0091】或いは、コンピュータにプログラミングさ
れていない状況下でも、自分自身で状況を判断して行動
する人口知能的なロボットなどへの応用も可能である。
Alternatively, the present invention can be applied to an artificial intelligence robot or the like which acts by judging the situation by itself even under the condition that the computer is not programmed.

【0092】[0092]

【発明の効果】本発明の光連想記憶装置によれば、しき
い値処理が光導波路で実行されるため、光学的特性が安
定すると共に、光学的設計の自由度が高まる。その結
果、信頼性が高く、且つ低コストの光連想記憶装置が提
供される。
According to the optical associative memory device of the present invention, the threshold processing is executed by the optical waveguide, so that the optical characteristics are stabilized and the degree of freedom in the optical design is increased. As a result, a highly reliable and low cost optical associative memory device is provided.

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

【図1】本発明の第1実施例に係る光連想記憶装置を概
略的に示す側面図である。
FIG. 1 is a side view schematically showing an optical associative memory device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1における光学系の大部分が固定された基板
を示す上面図である。
FIG. 2 is a top view showing a substrate to which most of the optical system in FIG. 1 is fixed.

【図3】図1の装置の記録操作の際の光路を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing an optical path in a recording operation of the apparatus of FIG.

【図4】図1における導波路光学系を示す上面図であ
る。
FIG. 4 is a top view showing a waveguide optical system in FIG.

【図5】図4の導波路光学系の記録行程の光路を示す図
である。
5 is a diagram showing an optical path in a recording process of the waveguide optical system of FIG.

【図6】図1における装置のグレーティングの構造を示
す断面図である。
6 is a sectional view showing the structure of a grating of the device in FIG.

【図7】図6に対応する図であり、屈折率を電気的制御
するための間隙層を有するグレーティングの構造を示す
断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 6 and showing a structure of a grating having a gap layer for electrically controlling a refractive index.

【図8】図7のグレーティングの形成方法を説明するた
めの断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining a method of forming the grating of FIG.

【図9】図1におけるホログラム記録媒体の形態を示す
図であり、(A)はクラッドからなる媒体を示す断面
図、(B)は導波層の一部からなる媒体を示す断面図で
ある。
9A and 9B are diagrams showing a form of the hologram recording medium in FIG. 1, in which FIG. 9A is a sectional view showing a medium made of a clad, and FIG. 9B is a sectional view showing a medium made of a part of a waveguiding layer. .

【図10】図9に対応して、(A)は導波層そのものか
らなる媒体を示す断面図、(B)は導波層上に局所的に
設けられた装荷膜からなる媒体を示す断面図である。
10A is a cross-sectional view showing a medium composed of a waveguide layer itself, and FIG. 10B is a cross-sectional view showing a medium composed of a loading film locally provided on the waveguide layer. It is a figure.

【図11】ホログラム記録媒体にホログラムカプラを形
成するための第1のステップを示し、0次モードビーム
によりホログラムを記録する動作を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a first step for forming a hologram coupler on a hologram recording medium, showing an operation of recording a hologram by a 0th-order mode beam.

【図12】図11のステップに続いて、1次モードビー
ムによる第2のステップを示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a second step using the primary mode beam, following the steps shown in FIG. 11;

【図13】図12のステップに続いて、2次モードビー
ムによる第3のステップを示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a third step using the secondary mode beam following the steps shown in FIG. 12;

【図14】図13のステップに続いて、m次モードビー
ムによる第4のステップを示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a fourth step using the m-th order mode beam, following the steps shown in FIG. 13;

【図15】第1ステップ(図11)のに対応するホログ
ラムカプラの動作を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing an operation of the hologram coupler corresponding to the first step (FIG. 11).

【図16】図15と同様に、第2ステップ(図12)に
対応する図である。
16 is a diagram corresponding to the second step (FIG. 12), similar to FIG.

【図17】図15と同様に、第3ステップ(図13)に
対応する図である。
FIG. 17 is a diagram corresponding to the third step (FIG. 13), similar to FIG.

【図18】図15と同様に、第4ステップ(図14)に
対応する図である。
FIG. 18 is a diagram corresponding to the fourth step (FIG. 14), similar to FIG. 15;

【図19】図1における導波型切り替えミラーの構造を
示す断面図である。
19 is a cross-sectional view showing the structure of the waveguide type switching mirror in FIG.

【図20】図1の光連想記録装置の再生行程の光路を示
す図である。
20 is a diagram showing an optical path in a reproducing process of the optical associative recording device of FIG. 1. FIG.

【図21】図1における導波路光学系を示す上面図であ
る。
21 is a top view showing the waveguide optical system in FIG. 1. FIG.

【図22】図1における位相共役鏡によるしきい値処理
に関連した図であり、(A),(B)はそれぞれ位相共
役鏡に対して入射及び出射した各導波ビームのモード次
数−強度特性を示すグラフである。
22A and 22B are diagrams related to thresholding processing by the phase conjugate mirror in FIG. 1, and FIGS. 22A and 21B are mode order-intensity of each waveguide beam incident on and emitted from the phase conjugate mirror. It is a graph which shows a characteristic.

【図23】第2実施例の光連想記憶装置における電気的
なしきい値処理系を示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing an electrical threshold processing system in the optical associative memory device of the second embodiment.

【図24】図23の検出素子アレイの各素子を形成する
ために、体積型ホログラムが記録されるステップを示
し、0次モードの導波光による記録ステップを示す図で
ある。
FIG. 24 is a diagram showing a step of recording a volume hologram to form each element of the detection element array of FIG. 23, and a recording step using guided light of a 0th mode.

【図25】図24に続いて、1次モードの導波光による
記録ステップを示す図である。
FIG. 25 is a diagram showing a recording step using guided light of a first-order mode, following FIG. 24;

【図26】図25に続いて、2次モードの導波光による
記録ステップを示す図である。
FIG. 26 is a diagram showing a recording step using guided light of a secondary mode, following FIG. 25;

【図27】図24に続いて、m次モードの導波光による
記録ステップを示す図である。
FIG. 27 is a diagram showing a recording step using guided light of an m-th mode, following FIG. 24;

【図28】図23から図27のステップにより形成され
た体積型ホログラムアレイとしての検出素子アレイを示
す断面図である。
FIG. 28 is a cross-sectional view showing a detection element array as a volume hologram array formed by the steps of FIGS. 23 to 27.

【図29】第2実施例における書き込み参照光を形成す
るための光学系を示す図である。
FIG. 29 is a diagram showing an optical system for forming writing reference light in the second example.

【図30】本発明の第3実施例を示し、形状判別装置と
しての光連想記憶装置を模式的に示す図である。
FIG. 30 is a diagram schematically showing an optical associative memory device as a shape determination device according to the third embodiment of the present invention.

【図31】第3実施例に用いられる形状パターンの例を
示す図である。
FIG. 31 is a diagram showing an example of a shape pattern used in the third embodiment.

【図32】本発明の第4実施例を示し、光連想記憶装置
とワークステーションとを組み合わせた人材検索システ
ムを示す斜視図である。
FIG. 32 is a perspective view showing a human resources search system in which an optical associative memory device and a workstation are combined according to the fourth embodiment of the present invention.

【図33】第4実施例における光連想記憶装置に記憶さ
せるべき顔写真の例を示す図である。
FIG. 33 is a diagram showing an example of a face photograph to be stored in the optical associative storage device in the fourth example.

【図34】第4実施例において入力写真に最も類似した
パターンを有する顔写真に関する情報が記憶されたワー
クステーションの記憶アドレスの表示例を示す図であ
る。
FIG. 34 is a diagram showing a display example of a storage address of a workstation in which information about a face photograph having a pattern most similar to the input photograph is stored in the fourth embodiment.

【図35】従来の光連想記憶装置を模式的に示す図であ
る。
FIG. 35 is a diagram schematically showing a conventional optical associative memory device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6…ホログラム記憶媒体、22…位相共役鏡(しきい値
処理手段)、26a,26b…光導波路光学系、28…
ホログラムカプラ(記憶手段、再生手段)、84…電気
的しきい値処理回路(しきい値処理手段)。
6 ... Hologram storage medium, 22 ... Phase conjugate mirror (threshold processing means), 26a, 26b ... Optical waveguide optical system, 28 ...
Hologram coupler (storage means, reproduction means), 84 ... Electrical threshold processing circuit (threshold processing means).

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一つの入力データに対し、予め記憶され
た複数のデータのなかから最も類似した一つのデータを
光学的に連想して再生させる光連想記憶装置であって、 参照波を発生する参照光源と、 ホログラムが記憶されるべき記憶媒体と、 参照光源からの参照波と、予め記憶媒体へ記憶させるべ
き複数の記憶データの各々からの物体波とを干渉させる
結果、各々の記憶データに対応するホログラムを記憶媒
体に記憶させる記憶手段と、 参照光源からの参照波と、任意の一つの入力データから
の物体波とを干渉させる結果、光相関演算に基づいて、
入力データのパターンと記憶データのパターンとの相関
関係に応じた光強度で、複数の記憶データにそれぞれ対
応する複数のホログラフィ像を再生する再生手段と、 入力データのパターンに対して最も類似したパターンを
有する一つの記憶データの光強度を増強するように、再
生された複数のホログラフィ像をしきい値処理するしき
い値処理手段を含む光導波路と、を備える光連想記憶装
置。
1. An optical associative memory device for optically retrieving one input data, which is most similar to one of a plurality of prestored data, by optically associating with the input data and generating a reference wave. As a result of causing the reference light source, the storage medium in which the hologram is stored, the reference wave from the reference light source, and the object wave from each of the plurality of storage data to be stored in the storage medium in advance, each storage data Storage means for storing the corresponding hologram in the storage medium, the reference wave from the reference light source, and the result of causing the object wave from any one input data to interfere, based on the optical correlation calculation,
A reproducing means for reproducing a plurality of holographic images corresponding to a plurality of stored data with a light intensity according to the correlation between the input data pattern and the stored data pattern, and a pattern most similar to the input data pattern. An optical associative memory device comprising: an optical waveguide including thresholding means for thresholding a plurality of reproduced holographic images so as to enhance the light intensity of one stored data having.
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