JPH06148710A - 光デジタル装置 - Google Patents

光デジタル装置

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JPH06148710A
JPH06148710A JP4294472A JP29447292A JPH06148710A JP H06148710 A JPH06148710 A JP H06148710A JP 4294472 A JP4294472 A JP 4294472A JP 29447292 A JP29447292 A JP 29447292A JP H06148710 A JPH06148710 A JP H06148710A
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light
optical
calculation result
optical signals
combinations
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JP4294472A
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Tamiki Takemori
民樹 竹森
Makoto Hosoda
誠 細田
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Hamamatsu Photonics KK
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Hamamatsu Photonics KK
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光を情報媒体とし、カスケード接続が容易で
あり、かつ、高速演算可能であり、構造が単純で大規模
並列化の製造が容易な光デジタル装置を提供する。 【構成】 あらかじめ演算対象である1つまたは複数の
入力光信号値の全組み合わせに対する演算結果を求めて
おき、この全組み合わせに対する演算結果を反映する互
いに略平行な光線束を生成する。この光線束を使用し
て、入力光信号の個別の光信号ごとに設置され、個別の
光信号を受光して該個別の光信号が担ったデジタル情報
に応じて受光光線束の透過部分を選択する選択器を、光
線束の進行方向に段階的に配置し、論理的にカスケード
接続した選択器群を経由させることにより、全組み合わ
せに関する演算結果から、その時点の入力光信号の値の
組み合わせに応じた光信号を選択して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、デジタル情報を担った
光信号に対してデジタル演算を行う光デジタル装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】電子計算機を頂点とするデジタル電子技
術に対して、情報伝達媒体を電子から光に置き換えた、
演算を高速実行可能なデジタル光技術が注目されてい
る。このデジタル光技術は、当面の目標をデジタル光コ
ンピュータとして、その構築の基礎となる光デジタル演
算器に対して、現在、様々な方式・装置の提案・試作が
なされている。
【0003】こうした演算器の第1の例が、OPALS
(Optical Parallel Array L
ogic System:J.Tanida et a
l.,Applied Optics 25(20),
May 1986,pp.1565−1570)に代表
される空間符号化演算法を使用した光デジタル装置であ
る。この演算法は、まず、第1の演算対象光信号に対し
て空間の第1の方向でコード化された「0」、「1」の
情報と、この第2の演算対象光信号に対して第1の方向
に垂直な第2の方向でコード化された「0」、「1」の
情報とを重ね合わせて平面状のマスクパターンを形成す
る。ついで、第1および第2の方向に垂直な第3の方向
の空間に配置された複数の点光源から光を出射させ、マ
スクパターンを経由した各光の合成像の特定領域に演算
結果を反映させる。
【0004】また、第2の例は、ホログラフィックLo
ok−up table法(C.C.Guest et
al.,Applied Optics 23(1
9),Oct 1984,pp.3444−3454)
を使用した光デジタル装置である。この方法は、所定の
入力信号に対する所定の演算に関して、入力信号値の全
組み合わせに対応した結果をホログラムに記録してお
く。演算実施時に入力信号の値に応じたコヒーレント光
をホログラムに照射して、再生された像から演算実施時
の入力信号の値に対する演算結果を得る。この方法によ
れば、任意の演算をその複雑さや入力の数に無関係に必
ず構成可能であり、ホログラム形成にどれほどの時間を
要したかにかかわらず演算時間はほとんど一定であり、
かつ、充分に短くできる。
【0005】また、第3の例は、非線形光効果を有する
非線形素子を使用した光ゲート論理素子である。この素
子では、非線形素子に複数の光の和を入射させ、非線形
光効果による非線形素子から出射される相互作用光を演
算結果として得ている。この素子は、複数の組み合わせ
が原理的に可能である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の光デジタル装置
は、以上のように構成されるので、各方式について以下
のような問題点があった。
【0007】(1) 空間符号化演算法 OPALSに代表されるこの演算法は、演算対象である
入力信号の担った情報に応じて「0」あるいは「1」に
対応する空間符号化を都度実施しなければならないの
で、この演算法を使用した光デジタル装置をカスケ−ド
接続できない。また、1回の演算対象となる入力光信号
の数が2つまでに限定され、3つ以上の光信号に関する
演算を1回で実行することができず、2入力演算実
行、その結果を空間符号化、という過程を繰り返す必
要があり、n入力1出力演算の場合には、(n−1)個
の演算器を用意しなければならない。
【0008】(2) ホログラフィックLook−up
table法 この演算法を使用した装置では、演算結果の得られる位
置が特定されること、出力光波面とその方向が乱れる、
および出力光が減衰しやすいので出力光の回復を実施す
る必要があるので、この方法を使用した演算器をカスケ
ード接続することができない。
【0009】(3) 非線形素子を使用した光ゲート論
理素子 異なった機能を有する複数の論理素子を組み合わせて、
様々な演算を実行することは可能であるが、異なった機
能の論理素子を異なった場所に配置する必要があり、組
み合わせ演算を実行する光デジタル装置を構成すると構
造が複雑になってしまい製造上の問題が発生する。
【0010】本発明は、以上のような問題点を解消する
ためになされたものであり、光を情報媒体とし、カスケ
ード接続が容易であり、高速演算可能な、構造が単純で
大規模並列化の製造が容易な光デジタル装置を提供する
ことを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の2を法とするデ
ジタル情報を担った第1の数の光信号を入力して、所定
の演算の結果を2を法とする第2の数の光信号として出
力する光デジタル装置は、(a)第1の数の光信号の値
の全組み合わせについて所定の演算対する演算結果を反
映した、互いに略平行な進行方向を有する第1の数の光
信号の値の全組み合わせ数の光信号からなる光線束を生
成する演算結果生成手段と、(b)演算結果生成手段の
出射した光線束を受光し、第1の数の光信号の個別の光
信号ごとに設置され、個別の光信号を受光して該個別の
光信号が担ったデジタル情報に応じて受光光線束の透過
部分を選択する選択器を、光線束の進行方向に段階的に
配置した選択器群と、を含んで構成され、第1の数の光
信号の値の全組み合わせに関する演算結果の光線束か
ら、第1の数の光信号の値の組み合わせに応じた光信号
を選択し、出力することを特徴とする。ここで、演算結
果生成手段は、レーザ発振器と、レーザ発振器の出
射したレーザ光を空間的に広げる第1の凸レンズと、
第1の凸レンズで空間的に広げられたレーザ光を平行ビ
ーム化する第2の凸レンズと、第2のレンズの出射す
る平行ビームを受光し、第1の数の光信号の値の全組み
合わせに関する演算結果に応じて、各演算結果に対応す
る空間領域における受光した光の透過/被透過が設定さ
れた選択マスク板と、から構成してもよいし、また、演
算結果生成手段は、互いに平行なビームを出射する、2
次元的に配置された前記第1の数の光信号の数の値の全
組み合わせの数の独立駆動可能なLEDまたはレーザダ
イオードから構成され、前記第1の数の光信号の個々の
組み合わせに関する演算結果に応じて各LEDまたは各
レーザダイオードの点灯あるいは消灯を行うことによ
り、前記第1の数の光信号の値の全組み合わせに関する
演算結果の値を反映した光線束を得てもよい。
【0012】上記のデジタル光演算を実行する光デジタ
ル装置に使用する選択器である光デジタル装置は、独立
に駆動可能で、駆動態様によって受光した光の透過ある
いは非透過を制御可能な、2つの透過率可変素子または
反射率可変素子と、これら2つの透過率可変素子または
反射率可変素子を、入力した2を法とする情報を担った
演算対象光信号の情報値に応じて、排他的に駆動するす
る駆動回路と、を含んで構成され、2つの透過率可変素
子または反射率可変素子の一方に入射した光のみを選択
的に透過させる光デジタル装置であって、透過率可変素
子または反射率可変素子は、量子閉じ込めシュタルク効
果あるいはワニエ・シュタルク局在効果を有するととも
に、駆動回路は、電荷注入駆動用トランジスタと、電荷
放出用トランジスタとを含んで構成されることを特徴す
る。また、選択器である光デジタル装置は、ほぼ特定
の偏光方向を有する直線偏光受光し、偏光方向の回転不
実施および90゜回転実施のいずれか一方を選択的に行
う第1の偏波面回転素子と、第1の偏波面回転素子を
介した直線偏光を受光し、偏光方向によって光路を変化
させる複屈折板と、複屈折板を出射した偏光を受光
し、偏光方向の回転不実施および90゜回転実施のいず
れか一方を選択的に行い、第1の偏波面回転素子に入力
した光と同一の偏光方向を有する光を出力する第2の偏
波面回転素子と、2を法とする情報を担った制御光信
号を入力し、該制御光信号の担った情報値によって、前
記第1および第2の偏波面回転素子を回転不実施および
90゜回転実施のいずれか一方の動作モードに設定する
偏波面回転制御器と、第2の偏波面回転素子の特定位
置から出射される光のみを通過させる光選択スリット板
と、を含んで構成され、情報を担った入力光信号の情報
値によって、第1の偏波面回転素子の特定領域に入射し
た光のみを選択的に出力することを特徴としてもよい。
【0013】
【作用】本発明の光演算を行う光デジタル装置の構成に
よれば、あらかじめ演算対象である1つまたは複数の入
力光信号値の全組み合わせに対する演算結果を求め、こ
の全組み合わせに対する演算結果を反映する互いに略平
行な光線束を生成しておく。この状態で、入力光信号の
個別の光信号ごとに設置され、個別の光信号を受光して
該個別の光信号が担ったデジタル情報に応じて受光光線
束の透過部分を選択する選択器を、光線束の進行方向に
段階的に配置し、論理的にカスケード接続した選択器群
によって全組み合わせに関する演算結果の光線束から、
その時点の入力光信号の値の組み合わせに応じた光信号
を選択して出力する。
【0014】また、本発明の特定領域で受光した光を選
択的に出力する一つの光デジタル装置の構成によれば、
量子閉じ込めシュタルク効果あるいはワニエ・シュタル
ク局在効果を有する透過率可変素子または反射率可変素
子を2つ組み合わせ、各素子における光の透過/非透過
を制御する素子の電荷の注入/放出に夫々駆動用トラン
ジスタを用意し、選択指示情報を担った入力光信号の情
報値に従って、一方が電荷注入モードであれば他方は電
荷放出モードとしたので、排他的に一方のみが透過状態
となるよう制御して、出力光を得る。
【0015】また、本発明の特定領域で受光した光を選
択的に出力する他の光デジタル装置の構成によれば、特
定方向に偏光した直線偏光を、選択指示情報を担った入
力信号光の情報値に従って、第1の偏波面回転素子にお
ける入射光に対する偏光方向の無回転/90゜回転動作
を制御し、複屈折素子における入射光の常光/異常光を
切り替え、光路を変化させることにより、常光の場合に
は第1の特定領域で受光した光を、異常光の場合には第
2の特定領域で受光した光を光選択スリットによって出
力する。なお、出力光の偏光方向は、第2の偏波面回転
素子によって、入力光と同一の偏光方向となること保証
している。
【0016】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の
符号を付し、重複する説明を省略する。
【0017】(第1実施例)図1は、第1実施例に係わ
る2入力NAND演算を実行する光デジタル装置の構成
図である。以後、演算対象である2つの入力光を入力光
Aおよび入力光Bと呼ぶ。また、光の受光がないことを
「0」入力、光の受光があることを「1」入力、出力光
のないことを「0」出力、および出力光があることを
「1」出力とする。
【0018】この装置は、平行ビームを出射する面光源
100と、面光源100の出射する平行光を入力し、入
力光Aと入力光Bのとる値の全組み合わせ数である4
(22)種の2入力NAND演算結果を反映した光線束
を出力する演算結果生成マスク200(図2(a),
(b)参照)と、光線束内の4種の演算結果から入力光
Aと入力光Bとを入力し、入力値の組み合わせに応じて
光線束内の4種の演算結果から1つを選択する選択器群
300とから構成される。ここで、面光源100は、レ
ーザ発振器101と、レーザ発振器101が出射した光
を空間的に広げる凸レンズ102と、凸レンズ102の
出力する光の光路を制限するスリット103と、スリッ
ト103の出力する光を平行ビーム化する凸レンズ10
4とから構成される。また、選択器群300は、入力光
Aを受光し、その値(すなわち、入力光Aの有無)に応
じて演算結果生成スリット200を介して受光した4種
の演算結果光から該当する2種の演算結果光のみを透過
させる選択器310(図3(a)参照)と、入力光Bを
受光し、その値(すなわち、入力光Bの有無)に応じて
選択器310を介して受光した2種の演算結果光から該
当する1種の演算結果光のみを透過させる選択器320
(図3(b)参照)とから構成される。図4には、演算
結果生成スリット200と、選択器310、および選択
器320の配置関係を示す。
【0019】この装置では、2入力NAND演算の4種
の演算結果を反映した光線束を面光源100と演算結果
生成スリット200によって、あらかじめ生成し、選択
器群300に照射しておく。この状態で、選択器310
に入力光Aを、選択器320に入力光Bを入射させ、各
入力光の値に対応して選択器の光透過領域を決定するこ
とにより、入力光Aと入力光BとのNAND演算結果と
して出力光Zを得る。
【0020】以上の装置では、演算結果を反映した光線
束を、面光源100と演算結果生成スリット200とを
使用して得たが、2次元的に配列された個々のLEDま
たはレーザダイオードに関して独立駆動可能なLEDア
レイまたはレーザダイオードアレイを使用して、演算結
果を反映した光線束を生成してもよい。
【0021】また、演算結果生成マスクのパターンのみ
を変更することで、NAND演算以外の2入力1出力型
の演算結果を得ることが可能である。例えば、図5
(a)に示す演算結果生成マスク201を使用すれば2
入力AND演算結果を、図5(b)に示す演算結果生成
マスク202を使用すれば2入力OR演算結果を、図5
(c)に示す演算結果生成マスク203を使用すれば2
入力XOR演算結果を、図5 (d)に示す演算結果生
成マスク204を使用すれば2入力XNOR演算結果
を、夫々に得ることができる。
【0022】(第2実施例)図6は、第2実施例に係わ
る1ビット全加算演算(3入力2出力)を実行する光デ
ジタル装置の構成図である。以後、演算対象である3つ
の入力光を入力光A、入力光Bおよび入力光CINと呼
び、2つの出力光を出力光SUMおよび出力光COUT
呼ぶ。また、光の受光がないことを「0」入力、光の受
光があることを「1」入力、出力光のないことを「0」
出力、および出力光があることを「1」出力とする。
【0023】この装置は、平行ビームを出射する面光源
100と、面光源100の出射する平行光を入力し、3
つの入力光のとる値の全組み合わせ数である8(23
種の演算結果を2組分反映した光線束を出力する演算結
果生成マスク220(図7(a),(b)参照)と、光
線束内の8種×2組の演算結果から入力光Aと入力光B
と入力光CINとを入力し、入力値の組み合わせに応じて
光線束内の4種の演算結果から1つを選択する選択器群
400から構成される。ここで、面光源100は、第1
実施例と同様に構成される。また、選択器群400は、
入力光Aを受光し、その値(すなわち、入力光Aの有
無)に応じて演算結果生成スリット220を介して受光
した8種×2組の演算結果光から該当する4種×2組の
演算結果光のみを透過させる選択器410(図8(a)
参照)と、入力光Bを受光し、その値(すなわち、入力
光Bの有無)に応じて選択器410を介して受光した4
種×2組の演算結果光から該当する2種×2組の演算結
果光のみを透過させる選択器420(図8(b)参照)
と、入力光CINを受光し、その値(すなわち、入力光C
INの有無)に応じて選択器420を介して受光した2種
×2組の演算結果光から該当する1種×2組の演算結果
光のみを透過させる選択器430(図8(c)参照)
と、から構成される。図9には、演算結果生成スリット
220と、選択器410、選択器420、および選択器
430の配置関係を示す。
【0024】この装置では、1ビット全加算演算の8種
×2組の演算結果を反映した光線束を面光源100と演
算結果生成スリット220によって、あらかじめ生成
し、選択器群400に照射しておく。この状態で、選択
器410に入力光Aを、選択器420に入力光Bを、選
択器430に入力光CINを入射させ、各入力光の値に対
応して選択器の光透過領域を決定することにより、出力
光SUMおよび出力光COUT を得る。
【0025】以上の装置では、演算結果を反映した光線
束を、面光源100と演算結果生成スリット220とを
使用して得たが、第1実施例と同様に、2次元的に配列
された個々のLEDまたはレーザダイオードに関して独
立駆動可能なLEDアレイまたはレーザダイオードアレ
イを使用して、演算結果を反映した光線束を生成しても
よい。また、本装置も第1実施例と同様に演算結果生成
マスクのパターンのみを変更することで、NAND演算
以外の3入力2出力型の演算結果を得ることが可能であ
る。
【0026】(第3実施例)本実施例は、第1あるいは
第2実施例のようなデジタル光演算を構成するために必
要な、カスケード接続可能な、特定領域で受光した光を
選択的に出力する光デジタル装置の第1構成例である。
図10は、この装置の構成図である。この装置は、量子
閉じ込めシュタルク効果またはワニエ・シュタルク局在
効果を有する透過率可変素子510、520と、これら
の素子と図示のように電気的に接続された透過率制御回
路530とから構成される。透過率制御回路530は、
入力光Iを受光するホトトランジスタ531と、トラン
ジスタ532、533と抵抗素子を図のように接続させ
て構成される。
【0027】入力光Iが入射していないときは、トラン
ジスタ532はON状態であり、トランジスタ533は
OFF状態となり、透過率可変素子520のみに電圧が
印加され、内部に電界が発生しているのでほとんど光を
透過しない。この時、透過率可変素子530の内部では
電界が発生していないので、ほとんど光を光透過度で透
過する。入力光Iが入射しているときは、一方、トラン
ジスタ532はOFF状態であり、トランジスタ533
はON状態となり、透過率可変素子530のみに電圧が
印加され、内部に電界が発生しているのでほとんど光を
透過しない。この時、透過率可変素子520の内部では
電界が発生していないので、ほとんど光を光透過度で透
過する。このようにして、カスケード接続可能な、特定
領域で受光した光を選択的に出力する光デジタル装置を
構成する。なお、透過させる光の受光領域の切り替えに
あたって、切り替え前に電圧が印加されていた素子に溜
まっていた電荷の放出のために、透過率可変素子510
に対してはトランジスタ532が、透過率可変素子52
0に対してはトランジスタ533が用意されているの
で、透過率の切り替えを高速で実行できる。なお、以上
の装置では透過率可変素子を使用したが、反射率可変素
子を使用してもよい。
【0028】(第4実施例)本実施例は、第1あるいは
第2実施例のようなデジタル光演算を構成するために必
要な、カスケード接続可能な、特定領域で受光した光を
選択的に出力する光デジタル装置の第2構成例である。
図11は、この装置の構成図である。この装置は、光路
上に順に配置された90゜TN液晶からなる第1の偏波
面回転素子610と、第1の偏波面回転素子610から
出力される光を受光する方解石からなる複屈折素子62
0と、複屈折素子620から出力される光を受光する9
0゜TN液晶からなる第2の偏波面回転素子630と、
第2の偏波面回転素子630から出力される光の一部を
透過させる光選択スリット640と、第1および第2の
偏波面回転素子610、630を同時に、受光した光に
対して偏光方向の無回転/90゜回転動作を制御する偏
向制御器650とから構成される。この偏向制御器は、
入力光Iを受光しない場合には「ON」状態となり、偏
波面を回転しない。一方、入力光Iを受光した場合には
「OFF」状態となり、偏波面を90゜回転させる。
【0029】この装置で、図のように直線偏光Aおよび
Bが入力された場合を考える。入力光Iを偏光制御器6
50が受光していないときは、偏光制御器650が「O
N」となり、第1および第2の偏波面回転素子610、
630は偏波面を回転しないモード状態にある。このと
き、入力直線偏光AおよびBは、偏波面が変化しないで
複屈折素子620に入射するので、複屈折素子620に
とっては常光となり、直進して複屈折素子620を透過
する。この結果、第2の偏波面回転素子を透過した光の
内、Bのみが光選択スリットを通過して、図のように出
力される。
【0030】また、入力光Iを偏向制御器650が受光
しているときは、偏向制御器650が「OFF」とな
り、第1および第2の偏波面回転素子610、630は
偏波面を90゜回転させるモード状態にある。このと
き、入力直線偏光AおよびBは、偏波面が変化して複屈
折素子620に入射するので、複屈折素子620にとっ
ては異常光となり、光路が変化して複屈折素子620を
透過する。この結果、第2の偏波面回転素子を透過して
偏波面方向が戻された光の内、Aのみが光選択スリット
を通過して、図のように出力される。
【0031】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく様々な変形が可能である。例えば、デジタル光演算
を実施する光デジタル装置では、演算結果生成マスクの
パターンおよび配置する選択器の数および選択パターン
を変更すれば、ほとんどあらゆる演算ができる。
【0032】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の光
演算を行う光デジタル装置によれば、あらかじめ演算対
象である1つまたは複数の入力光信号値の全組み合わせ
に対する演算結果を求めておき、この全組み合わせに対
する演算結果を反映する互いに略平行な光線束を生成
し、入力光信号の個別の光信号ごとに設置された、個別
の光信号を受光して該個別の光信号が担ったデジタル情
報に応じて受光光線束の透過部分を選択する選択器を、
光線束の進行方向に段階的に配置し、論理的にカスケー
ド接続した選択器群によって全組み合わせに関する演算
結果の光線束から、その時点の入力光信号の値の組み合
わせに応じた光信号を選択して出力して演算結果を得る
ので、単純な構造で、高速演算可能な光デジタル装置を
提供できる。また、演算の種類による機能素子の配置・
組み合わせを考慮せずに装置を構成できるので設計工数
を低減できる。
【0033】また、本発明の特定領域で受光した光を選
択的に出力する一つの光デジタル装置によれば、量子閉
じ込めシュタルク効果あるいはワニエ・シュタルク局在
効果を有する透過率可変素子または反射率可変素子を2
つ組み合わせ、各素子における光の透過/非透過を制御
する素子の電荷の注入/放出に夫々駆動用トランジスタ
を用意し、選択指示情報を担った入力光信号の情報値に
従って、一方が電荷注入モードであれば他方は電荷放出
モードとしたので、排他的に一方のみが透過状態となる
よう制御が高速に切り替わるとともに、カスケード接続
が容易な光デジタル装置を提供できる。
【0034】また、本発明の特定領域で受光した光を選
択的に出力する他の光デジタル装置の構成によれば、特
定方向に偏光した直線偏光を、選択指示情報を担った入
力信号光の情報値に従って、第1の偏波面回転素子にお
ける入射光に対する偏光方向の無回転/90゜回転動作
を制御し、複屈折素子における入射光の常光/異常光を
切り替え、光路を変化させることにより、常光の場合に
は第1の特定領域で受光した光を、異常光の場合には第
2の特定領域で受光した光を光選択スリットによって出
力することとし、出力光の偏光方向を第2の偏波面回転
素子で入力光と同一になることが保証されるので、出力
光の選択を高速に実行できるとともに、カスケード接続
が容易な光デジタル装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の光デジタル装置の構成図
である。
【図2】第1実施例の光デジタル装置の演算結果生成マ
スクの説明図である。
【図3】第1実施例の光デジタル装置の選択器の説明図
である。
【図4】第1実施例の光デジタル装置の要部の説明図で
ある。
【図5】2入力1出力演算用の演算結果生成マスクの説
明図である。
【図6】本発明の第2実施例の光デジタル装置の構成図
である。
【図7】第2実施例の光デジタル装置の演算結果生成マ
スクの説明図である。
【図8】第2実施例の光デジタル装置の選択器の説明図
である。
【図9】第2実施例の光デジタル装置の要部の説明図で
ある。
【図10】本発明の第3実施例の光デジタル装置の構成
図である。
【図11】本発明の第4実施例の光デジタル装置の構成
図である。
【符号の説明】
100…面光源、200,201,202,203,2
04,220…演算結果生成マスク、300,400…
選択器群、310,320,410,420…選択器、
510,520…透過率可変素子、530…透過率制御
回路、610,630…偏波面回転素子、620…複屈
折素子、640…光選択スリット、650…偏向制御
器。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2を法とするデジタル情報を担った第1
    の数の光信号を入力して、所定の演算の結果を2を法と
    する第2の数の光信号として出力する光デジタル装置に
    おいて、 前記第1の数の光信号の値の全組み合わせについて前記
    所定の演算対する演算結果を反映した、互いに略平行な
    進行方向を有する前記第1の数の光信号の値の全組み合
    わせ数の光信号からなる光線束を生成する演算結果生成
    手段と、 前記演算結果生成手段の出射した光線束を受光し、前記
    第1の数の光信号の個別の光信号ごとに設置され、前記
    個別の光信号を受光して該個別の光信号が担ったデジタ
    ル情報に応じて受光光線束の透過部分を選択する選択器
    を、光線束の進行方向に段階的に配置した選択器群と、 から構成され、前記第1の数の光信号の値の全組み合わ
    せに関する演算結果の光線束から、前記第1の数の光信
    号の値の組み合わせに応じた光信号を選択し、出力する
    光デジタル装置。
  2. 【請求項2】 前記演算結果生成手段は、 レーザ発振器と、 前記レーザ発振器の出射したレーザ光を空間的に広げる
    第1の凸レンズと、 前記第1の凸レンズで空間的に広げられたレーザ光を平
    行ビーム化する第2の凸レンズと、 前記第2のレンズの出射する平行ビームを受光し、前記
    第1の数の光信号の値の全組み合わせに関する演算結果
    に応じて、各演算結果に対応する空間領域における受光
    した光の透過/被透過が設定された選択マスク板と、 から構成されることを特徴とする請求項1記載の光デジ
    タル装置。
  3. 【請求項3】 前記演算結果生成手段は、 互いに平行なビームを出射する、2次元的に配置された
    前記第1の数の光信号の数の値の全組み合わせの数の独
    立駆動可能なLED、 から構成され、前記第1の数の光信号の個々の組み合わ
    せに関する演算結果に応じて各LEDの点灯あるいは消
    灯を行うことにより、前記第1の数の光信号の値の全組
    み合わせに関する演算結果の値を反映した光線束を得る
    ことを特徴とする請求項1記載の光デジタル装置。
  4. 【請求項4】 前記演算結果生成手段は、 互いに平行なビームを出射する、2次元的に配置された
    前記第1の数の光信号の数の値の全組み合わせの数の独
    立駆動可能なレーザダイオード、 から構成され、前記第1の数の光信号の個々の組み合わ
    せに関する演算結果に応じて各レーザダイオードの点灯
    あるいは消灯を行うことにより、前記第1の数の光信号
    の値の全組み合わせに関する演算結果の値を反映した光
    線束を得ることを特徴とする請求項1記載の光デジタル
    装置。
  5. 【請求項5】 前記所定の演算は、2入力NANDであ
    り、前記第1の数が2および前記第2の数が1であるこ
    とを特徴とする請求項1、請求項2、または請求項3の
    いずれかに記載の光デジタル装置。
  6. 【請求項6】 前記所定の演算は、1ビット全加算であ
    り、前記第1の数が3および前記第2の数が2であるこ
    とを特徴とする請求項1、請求項2、または請求項3の
    いずれかに記載の光デジタル装置。
  7. 【請求項7】 独立に駆動可能で、駆動態様よって受光
    した光の透過あるいは非透過を制御可能な、2つの透過
    率可変素子または反射率可変素子と、前記2つの透過率
    可変素子または反射率可変素子を、2を法とする情報を
    担った入力制御光信号の情報値に応じて、排他的に駆動
    するする駆動回路と、を含んで構成され、2つの透過率
    可変素子または反射率可変素子の一方に入射した光のみ
    を選択的に透過させる光デジタル装置であって、 前記透過率可変素子または反射率可変素子は、量子閉じ
    込めシュタルク効果あるいはワニエ・シュタルク局在効
    果を有するとともに、 前記駆動回路は、前記透過率可変素子または反射率可変
    素子への電荷注入駆動用トランジスタと、前記透過率可
    変素子または反射率可変素子からの電荷放出用トランジ
    スタとを含んで構成されることを特徴する光デジタル装
    置。
  8. 【請求項8】 ほぼ特定の偏光方向を有する直線偏光受
    光し、偏光方向の回転不実施および90゜回転実施のい
    ずれか一方を選択的に行う第1の偏波面回転素子と、 前記第1の偏波面回転素子を介した直線偏光を受光し、
    偏光方向によって光路を変化させる複屈折板と、 前記複屈折板を出射した偏光を受光し、偏光方向の回転
    不実施および90゜回転実施のいずれか一方を選択的に
    行い、前記第1の偏波面回転素子に入力した光と同一の
    偏光方向を有する光を出力する第2の偏波面回転素子
    と、 2を法とする情報を担った制御光信号を入力し、該制御
    光信号の担った情報値によって、前記第1および第2の
    偏波面回転素子を回転不実施および90゜回転実施のい
    ずれか一方の動作モードに設定する偏波面回転制御器
    と、 前記第2の偏波面回転素子の特定位置から出射される光
    のみを通過させる光選択スリット板と、 を含んで構成され、前記情報を担った光信号の情報値に
    よって、前記第1の偏波面回転素子の特定領域に入射し
    た光のみを選択的に出力することを特徴とする光デジタ
    ル装置。
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DE69325060T DE69325060T2 (de) 1992-09-18 1993-09-16 Optische digitale Vorrichtung
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