JPH0652235A

JPH0652235A - 光検索装置

Info

Publication number: JPH0652235A
Application number: JP4201422A
Authority: JP
Inventors: Akito Nagatsu; 昭人永津; Hideo Suzuki; 英夫鈴木
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1992-07-28
Filing date: 1992-07-28
Publication date: 1994-02-25

Abstract

(57)【要約】【目的】キー情報に基づき一致または類似する記憶情
報の候補を光学的手段を用いて並列かつ高速に検索する
光検索装置を提供する。【構成】キー情報および検索指示を入力する入力装置
１０１、検索結果を出力する出力装置１０４、キー情報
に対応する記憶情報を格納するメモリ装置１０３、キー
情報に基づき一致または類似する記憶情報の候補を検索
する光学的検索手段１０５、光の透過率をアナログ的に
変調する電気制御型空間光変調装置１４１，１４２，１
４３，１４４、該２次元空間光変調装置に対して光を照
射する２次元発光装置１２１、前記電気制御型空間変調
装置からの透過光強度を検出する２次元受光装置１６
１、該２次元受光装置で受光した画素のアドレスおよび
光強度を記憶する手段、前記画素のアドレスをメモリ装
置１３０上の記憶情報のアドレスに変換するアドレス変
換器２０３、メモリ装置１０３上の該当アドレスを読み
出し、該当する記憶情報を検索する手段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、データベースにおける
検索を光学的に行う光検索装置に関し、更に詳しくは、
キー情報に基づき一致または類似する記憶情報の候補を
光学的手段を用いて並列かつ高速に検索する光検索装置
に関する。なお、このような光検索装置は、例えば顧客
情報の検索、電子辞書における検索、エキスパートシス
テムにおける検索等のように情報処理におけるデータベ
ースを用いた検索処理すべてに有効に適用し得るもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】顧客情報、電子辞書のようなデータベー
スは、あらかじめ予想される検索パターンに応じてツリ
ー状に構造化したり、ハッシュテーブルを用いて階層化
することにより、検索効率を高めるように設計されてお
り、検索時には、与えられたキー情報について、データ
ベース設計時に考えられたキー情報の重要度に基づき、
データベースを検索するものである。このようなデータ
ベースでは、あらかじめ予想されたキー情報が与えられ
た場合や完全なキー情報が与えられた場合の検索は、比
較的短時間で実行できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、実際のデー
タベースの検索においては、部分的なキー情報に基づく
検索やキー情報の一部に誤りがある等のあいまいさを含
むキー情報に基づく検索が必要であるが、従来のデータ
ベース検索では、このような検索方法には不向きであ
り、非効率な検索となるため長い検索時間を要するか、
該当する検索結果を得られなくなるという問題がある。

【０００４】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、キー情報に基づき一致または
類似する記憶情報の候補を光学的手段を用いて並列かつ
高速に検索する光検索装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の光検索装置は、キー情報および検索指示を
入力する入力手段と、検索結果を出力する出力手段と、
キー情報に対応する記憶情報を格納する格納手段と、キ
ー情報に基づき一致または類似する記憶情報の候補を検
索する光学的検索手段を有する光検索装置であって、光
の透過率をアナログ的に変調する複数の２次元空間光変
調手段と、該２次元空間光変調手段に対して光を照射す
る２次元発光手段と、前記２次元空間変調手段からの透
過光強度を検知する２次元受光手段と、該２次元受光手
段で受光した画素のアドレスおよび光強度を記憶する記
憶手段と、前記画素のアドレスを前記格納手段上の記憶
情報のアドレスに変換するアドレス変換手段と、前記格
納手段上の該当アドレスを読み出し、該当する記憶情報
を検索する検索手段とを有することを要旨とする。

【０００６】また、２次元受光手段は、受光した画素ア
ドレスに対応する記憶情報の有効／無効を記憶するメモ
リ手段と、前記画素において受光装置が受光した時に出
力信号を発生する手段と、前記出力信号と前記メモリ手
段に記憶されているデータの論理演算を行う演算手段と
を有し、受光手段が受光しかつ記憶情報が有効である時
のみ、前記画素のアドレスおよび光強度を記憶すること
を要旨とする。

【０００７】更に、格納手段は、前記記憶情報に加え
て、該記憶情報の有効／無効を示すフラグと、格納手段
上での検索のために使用する拡張検索キー情報と、前記
記憶情報に関連する記憶情報へのポインタを有すること
を要旨とする。

【０００８】また更に、本発明の光検索装置は、部分的
なキー情報または誤り等のあいまいさを含むキー情報に
基づいて該当する記憶情報を検索するために各キー情報
に確信度または優先度を付加する手段を有し、前記２次
元空間光変調手段は、キー情報を表現する場合に前記確
信度または優先度に対応した光透過率分布を与える手段
を有し、前記２次元受光手段は、受光強度の強い順に受
光した画素のアドレスを記憶する手段を有し、該画素の
アドレスを前記アドレス変換手段で変換し、この変換さ
れたアドレスで前記格納手段上の記憶情報を読み出すこ
とにより、キー情報の確信度または優先度を反映した順
に一致または類似する複数の記憶情報を検索することを
要旨とする。

【０００９】

【作用】本発明の光検索装置では、一致または類似する
記憶情報の候補（のアドレス）の検索を光学的な検索手
段で検出し、候補として検出された記憶情報のみをメモ
リから読み出すため、高速かつ並列なデータベースの検
索を可能とする。

【００１０】また、完全なキー情報による検索であって
も、キー情報の一部分による検索または誤りなどのあい
まいさを含むキー情報に基づく検索であっても、光検索
装置のハードウェア構造を変えることなく、検索を行う
ことができる。

【００１１】さらに、キー情報の一部分または誤りなど
のあいまいさを含むキー情報に基づく検索の場合には、
一致または類似する記憶情報が複数存在し、どれを優先
すべきかが不明確であるが、本発明の光検索装置では、
各キー情報に確信度あるいは優先度を付加し、２次元空
間光変調手段において、該キー情報を表現する場合に確
信度あるいは優先度に対応した光透過率分布を与え、２
次元受光手段において、受光強度の強い順に画素のアド
レスをアドレス変換器により変換し、格納手段上の記憶
情報を読み出すことにより、キー情報の確信度あるいは
優先度を反映した順に複数の記憶情報の検索を行うこと
ができる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。

【００１３】図１は、本発明の一実施例に係わる光検索
装置の構成を示す図である。同図において、１０１は入
力装置、１０２はメインＣＰＵ、１０３はメモリ装置、
１０４は出力装置、１０５は光学的検索手段であり、光
学的検索手段１０５において、１１１はサブＣＰＵ、１
２１は２次元発光装置、１３１，１３２，１３３，１３
４はサブＣＰＵ、１４１，１４２，１４３，１４４は電
気制御型空間光変調器、１５１はサブＣＰＵ、１６１は
２次元受光装置である。

【００１４】図２は、メインＣＰＵ１０２の構成を示す
図である。図中、２０１はプロセッサ、２０２はキー情
報保持メモリ、２０３はアドレス変換器である。

【００１５】図３は、２次元発光装置１２１、電気制御
型空間光変調器１４１，１４２，１４３，１４４、２次
元受光装置１６１における画素の配置を示す図である。

【００１６】図４は、電気制御型空間光変調器１４１，
１４２，１４３，１４４における各画素の電気制御信号
の強さと透過光強度比（入射光強度に対する透過光強度
の割合）の関係を示す図である。

【００１７】図５は、２次元受光装置１６１で受光した
画素の番号（アドレス）およびその受光強度をサブＣＰ
Ｕ１５１が管理するためのテーブルを示す図である。図
中、５０１は受光した光強度が最大である画素番号（ア
ドレス）を指すポインタ（先頭ポインタ）を保持するレ
ジスタである。５０２は、サブＣＰＵ１５１がメインＣ
ＰＵ１０２へ次に送る画素番号（アドレス）を指すポイ
ンタ（現在のポインタ）を保持するレジスタである。

【００１８】テーブル内の各行をエントリと呼び、受光
した画素の番号（アドレス）、その光強度などの情報が
格納されている。５０３は、各エントリにおいて、該画
素番号の光強度の次に強い光強度のエントリを指すポイ
ンタ（前へのポインタ）を記憶するフィールドである。
５０４は、該画素番号の光強度の次に弱い光強度のエン
トリを指すポインタ（後へのポインタ）を記憶するフィ
ールドである。５０５は画素番号を記憶するフィールド
であり、５０６は受光光強度を記憶するフィールドであ
る。

【００１９】図６は、メモリ装置１０３に格納されてい
る記憶情報のテーブルを示す図である。図中、６０１は
メインＣＰＵ１０２からの検索アドレスを保持するレジ
スタである。６０２，６０３，６０４，６０５，６０６
は、テーブルの各エントリにおいて、それぞれフラグ、
拡張検索キー、記憶データ、１つ前の記憶データ（検索
候補）を指すためのポインタ（前へのポインタ）、１つ
後の記憶データ（検索候補）を指すためのポインタ（次
へのポインタ）を記憶するフィールドである。ここで
は、説明に必要となるフィールドを全て上げてあるが、
後で述べるように、特定の検索方式、検索装置の場合に
は、使用しないフィールド、すなわち除外してもよいフ
ィールドも含まれている。

【００２０】次に、図１に示す光検索装置の構成を更に
詳細に説明する。入力装置１０１は、キー情報や検索指
示を入力するための装置である。１つの例としては、キ
ーボードである。別の例としてはＯＣＲであり、キー情
報を手書き文字により指定し、ＯＣＲによって読み取ら
せるものである。後で説明するように、本発明の光検索
装置では、指定されたキー情報に完全に一致する記憶情
報の検索だけでなく、キー情報の一部あるいはあいまい
さを含むキー情報に基づいた検索も可能である。あいま
いさを含むキー情報での検索の事例としては、“ａｂｏ
ｕｔ”という英単語について、検索者の記憶ではその綴
りが“ａｂａｕｔ”であるか“ａｂｏｕｔであるか不確
かな場合である。この場合は、３番目の文字について検
索範囲を広げて（この場合は‘ａ’および‘ｏ’の両方
について）、該当する単語の検索を行う必要がある。別
の事例としては、ＯＣＲで読み取った手書き文字（例え
ば手書きの“ａｂｏｕｔ”という文字列）が、ＯＣＲで
の認識では“ａｂａｕｔ”であるか“ａｂｏｕｔ”であ
るかが不明確であり、単語としての意味からどちらが正
しいかを認識する場合である。本発明の光検索装置で
は、このようなあいまいさを含むキー情報による検索も
対象としているため、入力装置１０１を広い意味で何ら
かのキー情報および検索指示を入力することのできる装
置と見なす。

【００２１】メインＣＰＵ１０２は、入力装置１０１か
ら入力されたキー情報および検索指示に基づき、サブＣ
ＰＵ１１１，１３１，１３２，１３３，１３４に必要な
指示を行う。また、サブＣＰＵ１５１から得られた検索
情報から、メモリ装置１０３を検索し、必要な記憶情報
を読み出し、出力装置１０４に表示する等の制御を行う
ものである。

【００２２】メモリ装置１０３は、記憶情報を格納する
ためのものである。出力装置１０４は、検索結果を表示
するためのものであり、ディスプレイ等である。

【００２３】サブＣＰＵ１１１は、２次元発光装置１２
１を制御するものである。２次元発光装置１２１は、Ｌ
ＥＤアレイまたは面発光レーザなどである。サブＣＰＵ
１３１，１３２，１３３，１３４は、それぞれ電気制御
型空間光変調器１４１，１４２，１４３，１４４を制御
するものである。電気制御型空間光変調器１４１，１４
２，１４３，１４４は、それぞれサブＣＰＵ１３１，１
３２，１３３，１３４からの電気制御信号に応じて、光
の透過率を制御するものであり、液晶ディスプレイある
いは２次元光半導体デバイスなどである。

【００２４】サブＣＰＵ１５１は、２次元受光装置１６
１において、光が照射されている画素の番号（アドレ
ス）およびその光強度を読み出し、図５に示すテーブル
により、画素番号（アドレス）および光強度を管理す
る。サブＣＰＵ１５１は、テーブルに従い、光強度の強
い順に各画素のアドレスをメインＣＰＵ１０２に転送す
る。２次元受光装置１６１は、各画素において光を受光
する装置であり、２次元アレイ状に配置されたフォトデ
ィテクタあるいは２次元ＣＣＤセンサなどである。

【００２５】２次元発光装置１２１、電気制御型空間光
変調器１４１，１４２，１４３，１４４、２次元受光装
置１６１は、図３に示すように、平面状のものであり、
平面上の各画素はそれぞれ別々に番号（アドレス）づけ
でき、独立に制御できるものである。例えば、２次元発
光装置１２１では、各画素の発光強度が別々に制御でき
るものであり、電気制御型空間光変調器１４１，１４
２，１４３，１４４では、各画素の光の透過率が別々に
制御できるものであり、２次元受光装置１６１では、各
画素の光強度が別々に測定できるものである。

【００２６】電気制御型空間光変調器１４１，１４２，
１４３，１４４は、一般には、図４に示すような特性を
もち、電気制御信号の強さに関係して、各画素の光の透
過光強度をアナログ的に制御できるものである。すなわ
ち、ある画素への入射光強度をＩ₀、電気制御信号の強
さをαとすると、電気制御型空間光変調器のある画素か
らの透過光強度は、Ｉ₀ｆ（α）となる。ここで、ｆ
（α）は０から１の間の値をとるαの単調増加関数であ
り、ｆ（α）＝０の時は、光を全く透過しない。また、
ｆ（α）＝１の時は、光を完全に透過する。一般には、
ｆ（α）は線形関数とは限らないが、電気制御信号の強
さを補正するか、２次元受光装置１６１での光強度の測
定結果を補正することにより、線形関数と見なすことが
できる。そのため、以下の説明では、簡単のためにｆ
（α）はαに比例すると考える。

【００２７】なお、電気制御型空間光変調器は、各点に
おいて光の透過、不透過だけを決められる２値の光デバ
イスであってもよいが、この場合は、複数の点をひとま
とめとして、１つの画素と見なすことにより、各画素単
位で、光の透過率をアナログ的に表現できるものとす
る。

【００２８】次に、図１の光検索装置において、検索に
おける動作の概略を説明する。

【００２９】まず始めに、入力装置１０１において、検
索のためのキー情報および検索指示が入力され、メイン
ＣＰＵ１０２に送られる。メインＣＰＵ１０２は、図２
に示す構成をとる。図２において、プロセッサ２０１
は、該キー情報および検索指示をキー情報保持メモリ２
０２に記憶する。一方、プロセッサ２０１は、キー情報
および検索指示に基づき、サブＣＰＵ１１１、サブＣＰ
Ｕ１３１，１３２，１３３，１３４に必要な指示を行
う。サブＣＰＵ１１１は、２次元発光装置１２１の各画
素の発光制御し、サブＣＰＵ１３１，１３２，１３３，
１３４は、指示に基づき、電気制御信号により、それぞ
れ電気制御型空間光変調器１４１，１４２，１４３，１
４４に、検索条件に合うように各画素の透過率の制御を
行う。

【００３０】２次元発光装置１２１から発光された光
が、電気制御型空間光変調器１４１を照射すると、各画
素で、設定された透過率に対応した強度の光が透過し、
電気制御型空間光変調器１４２を照射する。以下同様
に、電気制御型空間光変調器１４２，１４３，１４４
は、それぞれの照射光に対して、各画素で設定された透
過率に対応した強度の光だけを透過する。最終的に、透
過光は２次元受光装置１６１に到達する。２次元受光装
置１６１は、各画素において、受光した光強度を測定す
るものである。

【００３１】サブＣＰＵ１５１は、２次元受光装置１６
１から、受光した画素の番号およびその光強度を読み出
し、図５のテーブルに格納する。図５において、画素番
号および光強度は、各エントリのフィールド５０５，５
０６に格納される。各画素での光強度の強さは、キー情
報による検索において、一致あるいは類似の度合いに比
例する尺度である。従って、受光した画素が複数ある場
合には、光の強度の強い方が一致あるいは類似の度合い
が強い候補であると考えられる。フィールド５０３の前
へのポインタは、光強度の弱いものから強いものへ逆順
にエントリをアクセスするためのものであり、該画素番
号での受光強度の次に強い光強度のエントリを指す。フ
ィールド５０４の次へのポインタは、光強度の強いもの
から弱いものへ正順にエントリをアクセスするためのも
のであり、該画素番号での受光強度の次に弱い光強度の
エントリを指す。５０１の先頭ポインタは、最大の光強
度であったエントリを指すものである。また、５０２の
現在のポインタは、最初は先頭ポインタと同じエントリ
を指すが、メインＣＰＵ１０２から光強度の強い順に画
素番号およびその光強度を読み出す度に、５０４への次
へのポインタを用いて、次に弱い光強度であったエント
リを指すように変更する。

【００３２】メインＣＰＵ１０２によって読み出された
画素番号およびその光強度のうち、画素番号は、図２の
アドレス変換器２０３により、メモリ装置１０３の該記
憶情報を指すためのアドレスに変換される。プロセッサ
２０１は、メモリ装置１０３の該アドレスをアクセスす
る。メモリ装置１０３は、図６に示すような形式で記憶
情報を格納している。フラグ６０２は、該当するアドレ
スの記憶データが有効であるかどうかを示すものであ
り、有効である場合は‘１’、そうでない場合は‘０’
である。拡張検索キー６０３は、上で説明してきた検索
だけでは不十分な場合（区別ができない場合など）に用
いるものである。例えば、後で説明するように、与えら
れるキー情報が光検索手段１０５で使用されるキー情報
よりも長い場合、上で説明してきた検索だけでは記憶情
報を区別することができない。この場合、拡張検索キー
６０３と、前へのポインタ６０５および次へのポインタ
６０６を用いて検索を行う。前へのポインタ６０５およ
び次へのポインタ６０６は、１つのキー情報に複数の記
憶データが対応する場合にも用いられる。メモリ装置１
０３において、該当するアドレスがアクセスされた時、
まずフラグが‘１’であるかどうかを調べられる。も
し、フラグが‘０’であれば、該当する記憶情報が有効
でないため、メインＣＰＵ１０２は、該当する記憶情報
がない旨を出力装置１０４に表示する。一方、フラグが
‘１’であれば、拡張検索キー６０３、前へのポインタ
６０５および次へのポインタ６０６を用いて、該当する
記憶データ６０４がメインＣＰＵ１０２に転送され、そ
の検索結果が出力装置１０４に表示される。

【００３３】図１で示した光検索装置は、完全なキー情
報を用いた検索だけでなく、部分的なキー情報を用いた
検索、一部に誤りが含まれているキー情報を用いた検索
など、さまざまな検索キーの条件での該当データの検索
が可能である。以下に、各場合について、図１の光検索
装置の動作例を説明する。なお、図１の電気制御型空間
光変調器およびこれらを制御するサブＣＰＵの台数には
制限はないが、ここでは簡単のため、図１に示す通り、
４台の電気制御型空間光変調器およびこれを制御するサ
ブＣＰＵがある場合について説明する。

【００３４】まず、１つの完全なキー情報に一致した記
憶情報だけを検索する場合について説明する。

【００３５】簡単のために、電子英和辞書の例について
考える。これはキー情報として調べたい文字列（英単
語）を入力すると、その単語の意味を出力するものであ
る。辞書の例として、図７を考える。なお、図７のレコ
ード番号は説明の便宜上設けたものである。

【００３６】第１の場合として、文字列の長さが光検索
装置の段数（４段）と等しい場合について説明する。

【００３７】文字｛ａ，ｂ，ｃ，ｄ｝の４種類だけであ
り、長さがちょうど４文字である文字列を考える。この
場合、“ａａａａ”に始まり、“ｄｄｄｄ”に終わる一
連の文字列が存在する。しかし、実際に単語として意味
を持つ文字列は、そのうちの限られたものだけである。
ここでは、図７のレコード番号３の例（“ｂａｂａ”：
ラム入りレーズンケーキ）を検索する場合を考える。

【００３８】ここでは、“ａａａａ”から“ｄｄｄｄ”
までの全ての文字列について、あらかじめどのような文
字列が単語であるかどうかはメインＣＰＵ１０２および
サブＣＰＵ１１１，１３１，１３２，１３３，１３４に
は知らされておらず、メモリ装置１０３を参照するまで
不明であるとする。

【００３９】この場合、図１の光検索装置において、
“ａａａａ”から“ｄｄｄｄ”までの全ての文字列につ
いて、対応する画素を割り当てる必要がある。この場合
の電気制御型空間光変調器１４１，１４２，１４３，１
４４の動作例を図８に示す。ここで、黒い領域は、光を
全く透過しない領域（透過率０）を示す。また、白い領
域は、光を全て透過する領域（透過率１）を示す。図８
（ａ）は、電気制御型空間光変調器１４１の動作を示す
図である。図８（ａ）において、文字列の最初の文字が
ａ，ｂ，ｃ，ｄである場合に対応する４つの大きな領域
が存在する。図８（ｂ）は、電気制御型空間光変調器１
４２の動作を示す図である。図８（ｂ）では、図８
（ａ）の各領域について、文字列の２番目の文字がａ，
ｂ，ｃ，ｄである場合に対応する４つの領域が存在す
る。図８（ｃ）は、電気制御型空間光変調器１４３の動
作を示す図である。図８（ｃ）では、図８（ｂ）の各領
域について、文字列の３番目の文字がａ，ｂ，ｃ，ｄで
ある場合に対応する領域が存在する。図８（ｄ）は電気
制御型空間光変調器１４４の動作を示す図である。図８
（ｃ）の各領域について、文字列の４番目の文字がａ，
ｂ，ｃ，ｄである場合に対応する領域が存在する。

【００４０】文字列“ｂａｂａ”を検索する場合、２次
元発光装置１２１は、各画素とも同一の光強度で発光す
るように制御される。電気制御型空間光変調器１４１，
１４２，１４３，１４４は、それぞれ図８（ａ），
（ｂ），（ｃ），（ｄ）のように制御される。２次元受
光装置１６１は、図８（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）
の光学的ＡＮＤ演算の結果として、図８（ｅ）のように
１画素だけ受光する。この画素は、文字列“ｂａｂａ”
に対応する画素である。この画素番号は、サブＣＰＵ１
５１を介してメインＣＰＵ１０２に送られる。図２にお
いて、メインＣＰＵ１０２に送られたアドレスはアドレ
ス変換器２０３により、メモリ装置１０３をアクセスす
るためのアドレスに変換される。メモリ装置１０３の記
憶情報の例を図１０に示す。キー情報（文字列）の欄
は、説明の便宜上設けたものである。また、図６の拡張
検索キー、前へのポインタ、後へのポインタはここでは
使用しないので、図には示していない。

【００４１】図１０において、文字列“ｂａｂａ”に対
応するアドレスのエントリのフラグは‘１’であり、記
憶データが有効である（単語として意味がある）ことを
示している。従って、記憶データ（この例では、単語
“ｂａｂａ”の意味“ラム入りレーズンケーキ”）がメ
インＣＰＵ１０２を介して出力装置１０４へ表示され
る。

【００４２】２次元受光装置１６１で受光した画素が文
字列“ａａａａ”のように単語として意味のない文字列
の場合もありうる。しかし、図１０に示すように、文字
列“ａａａａ”に対応するアドレスのエントリのフラグ
は‘０’であるため、メインＣＰＵ１０２はその文字列
が単語として意味がない旨を出力装置１０４へ表示す
る。

【００４３】なお、電気制御型空間光変調器１４１，１
４２，１４３，１４４の動作は、図８だけに限られる訳
ではない。別の例としては、図９のような動作が考えら
れる。この場合、図９（ａ）では、文字列の最初の文字
について、ａ，ｂ，ｃ，ｄに対応する領域が矩形ではな
く、短冊状に与えられる。図９（ｂ）では、図９（ａ）
のそれぞれの領域について、さらに文字列の２番目の文
字に対応する領域に分割される。以下、図９（ｃ）、図
９（ｄ）についても同様である。

【００４４】次に、第２の場合として、第１の場合の変
形例について説明する。

【００４５】上述した第１の場合では、“ａａａａ”か
ら“ｄｄｄｄ”までの全ての文字列について、あらかじ
めどのような文字列が単語であるかどうかはメインＣＰ
Ｕ１０２およびサブＣＰＵ１１１，１３１，１３２，１
３３，１３４には知らされておらず、メモリ装置１０３
を参照するまで不明であるとした。データベースの内容
の追加、更新が多い場合には、メモリ装置１０３の各エ
ントリについて、フラグを‘１’に変え、記憶データを
格納するだけで良く、内容の追加、更新は容易である。
しかし、記憶情報が有効でなくても必ずメモリ装置１０
３を参照する必要があるため、多数の検索候補が存在す
る場合には、検索時間を要することになる。また、あら
かじめメインＣＰＵ１０２がメモリ装置１０３の記憶情
報について既知であれば、より高速で効率的な検索が可
能となる。

【００４６】第２の場合の１つの方式は、２次元受光装
置１６１の各画素の受光素子に、図１１のような電子回
路を付加することである。ここで、１１０１はある画素
の受光素子であり、１１０２は受光素子１１０１の信号
を２値化し、受光すれば信号‘１’、受光しない場合は
信号‘０’を出力する２値化回路である。１１０３は１
ビットメモリであり、あらかじめ該当する画素番号（す
なわち対応するアドレスの記憶情報）のフラグを記憶す
る。１１０４は、ＡＮＤ回路であり、２値化回路１１０
２からの信号と１ビットメモリ１１０３のメモリ内容の
ＡＮＤ論理がとられ、その信号は受光素子１１０１に送
られる。受光素子１１０１は、ＡＮＤ回路１１０４から
の信号が‘１’である場合だけ、サブＣＰＵ１５１へ画
素番号および光強度を転送する。この場合、その画素に
対応するキー情報がもともと有効でない場合には、フラ
グは‘０’であるため、サブＣＰＵ１５１への画素番号
および光強度の転送は起こらない。また、光強度が０な
らば、やはりサブＣＰＵ１５１への画素番号および光強
度の転送は起こらない。その画素のキー情報が有効であ
り、受光素子１１０１が光を受けた場合にだけ、サブＣ
ＰＵ１５１への画素番号および光強度の転送が起こるた
め、検索の高速化が図れる。

【００４７】第２の場合の別の方法は、図１の電気制御
型空間光変調器１４１，１４２，１４３，１４４で無意
味な文字列が発生しないようにサブＣＰＵ１３１，１３
２，１３３，１３４を制御することである。この場合、
メインＣＰＵ１０２は、あらかじめメモリ装置１０３に
格納されている記憶情報を知っており、それをサブＣＰ
Ｕ１３１，１３２，１３３，１３４に指示する必要があ
る。この時、無意味なキー情報が入力されても、２次元
受光装置１６１のどの画素も受光しない。従って、メイ
ンＣＰＵ１０２はそのキー情報が無意味である旨を出力
装置１０４へ表示する。

【００４８】次に、第３の場合として、文字列が４文字
よりも短い場合について説明する。

【００４９】上述した第１の場合では文字列の長さがち
ょうど４文字である場合の検索方法について説明した。
しかし実際には、図７のレコード番号１のように、文字
列が４文字よりも短い場合も存在する。もし、４番目の
文字に対応する電気制御型空間光変調器１４４を全ての
箇所で透過にすると、図７のレコード番号１（“ａｄ
ａ”）とレコード番号２（“ａｄａｍ”）の区別が不可
能となる。これを避ける

【外１】えば‘￥０’）に対応する文字を設け、電気制御型空間
光変調器１４４にその領域を表示すればよい。この時の
メモリ装置１０３の内容を図１２に示す。この場

【外２】 ’に対応する箇所だけが光を透過する。一方、“ａｄａ
ｍ”では、‘ｍ’のところだけ光を透過するため、この
２つは区別される。

【００５０】次に、第４の場合として、文字列が４文字
よりも長い場合について説明する。

【００５１】図７において、レコード番号４（“ｂａｃ
ｃａｌａｕｒｅａｔｅ”）とレコード番号５（“ｂａｃ
ｃａｒａ”）は、どちらも４文字目までは同じ文字列で
あるが、異なる意味をもつ。すなわち、４文字だけの比
較ではどちらも“ｂａｃｃ”であり、同一と見なされて
しまう。図１の電気制御型空間光変調器およびそれを制
御するサブＣＰＵが両方の単語を区別するだけの段数分
存在すれば、今まで述べてきた説明どおりに検索するこ
とができる。

【００５２】以下では、電気制御型空間光変調器および
それを制御するサブＣＰＵが４段分しか存在しない場合
に、４文字以上の文字列を検索する方法を説明する。例
えば、文字列“ｂａｃｃａｒａ”を検索するとしよう。
この場合、２次元受光装置１６１において、“ｂａｃ
ｃ”に対応する画素だけが受光し、その画素番号がメイ
ンＣＰＵ１０２に送られる。メインＣＰＵ１０２は、そ
の画素番号をアドレス変換器２０３で変換したアドレス
と４文字目以降の文字列“ａｒａ”を保持し、メモリ装
置１０３を参照する。

【００５３】この場合、メモリ装置１０３にはあらかじ
め図１３に示すように記憶情報を格納しておく。“ｂａ
ｃｃ”を含む文字列は複数個（ここでは２つ）あるの
で、“ｂａｃｃ”に対応するアドレス（ここでは３８番
地）のフラグは‘１’である。文字列“ｂａｃｃａｌａ
ｕｒｅａｔｅ”と“ｂａｃｃａｒａ”のうち、昇順に早
い方の“ｂａｃｃａｌａｕｒｅａｔｅ”の記憶データを
文字列“ｂａｃｃ”に対応するアドレス（ここでは３８
番地）に格納する。また、拡張検索キーには“ｂａｃｃ
ａｌａｕｒｅａｔｅ”の４文字目以降の文字列“ａｌａ
ｕｒｅａｔｅ”を格納する。さて、次へのポインタとし
て文字列“ｂａｃｃａｒａ”のアドレス（ここでは１２
３番地）を格納しておく。１２３番地には“ｂａｃｃａ
ｒａ”の拡張検索キーとして“ａｒａ”、記憶データと
して単語の意味、前へのポインタとして文字列“ｂａｃ
ｃａｌａｕｒｅａｔｅ”のアドレス（ここでは３８番
地）を格納しておく。

【００５４】さて、４文字の検索キー“ｂａｃｃ”に対
応するアドレス（ここでは３８番地）がメインＣＰＵ１
０２からアクセスされると、フラグは‘１’であるの
で、該当する文字列を含む単語が存在することがわか
る。次に、メインＣＰＵ１０２が保持している４文字目
以降の文字列“ａｒａ”と３８番地の拡張検索キー
（“ａｌａｕｒｅａｔｅ”）が比較されるが、一致しな
いので、次へのポインタを参照し、１２３番地がアクセ
スされる。今度は拡張検索キーと一致するので、その単
語の意味が読み出され、メインＣＰＵ１０２を介して出
力装置１０４に表示される。

【００５５】次に、第５の場合として、１つの部分的な
キー情報に一致した記憶情報だけを検索する場合につい
て説明する。

【００５６】第５の場合の第１のケースとして、部分的
なキー情報（文字列）が与えられた場合について説明す
る。

【００５７】上述した第１〜第４の場合では、キー情報
である文字列が完全に与えられた場合の検索であった。
実際にはキー情報が部分的にしか与えられておらず、該
当する記憶情報を複数検索する場合も存在する。例え
ば、図７において検索キーが“ａｄ＊”（‘＊’は該当
する文字列が長さの変化も含めて何であってもかまわな
い場合）、“ａ？ａｍ”（‘？’は１文字であり、その
文字が何であってもかまわない場合）、‘ｍ’を含む文
字列など、さまざまな部分的なキー情報による検索が存
在する。

【００５８】“ａｄ＊”を検索する場合の、電気制御型
空間光変調器１４１，１４２，１４３，１４４の動作を
図１４に示す。図１４において、黒い領域は、光を全く
透過しない領域（透過率：０）であり、白い領域は、光
を全て透過する領域（透過率：１）である。図１４
（ａ）は、電気制御型空間光変調器１４１の動作を示す
図である。ここで、キー情報“ａｄ＊”の最初の文字
‘ａ’に対応する領域だけ、光を全て透過する。図１４
（ｂ）は、電気制御型空間光変調器１４２の動作を示す
図であり、２番目の文字‘ｄ’に対応する領域だけ光を
全て透過する。図１４（ｃ）、図１４（ｄ）は、それぞ
れ電気制御型空間光変調器１４３，１４４の動作を示す
図であり、全領域において光を全て透過する。図１４
（ｅ）は、２次元受光装置１６１で受光する領域を示す
図である。この領域は、図１４（ａ），（ｂ），
（ｃ），（ｄ）の光学的ＡＮＤの領域であり、キー情報
“ａｄ＊”に対応する画素だけが光を受光する。図７の
辞書を検索する場合、メモリ装置１０３の

【外３】びその単語の意味がメインＣＰＵ１０２を介して、出力
装置１０４へ表示される。

【００５９】“ａ？ａｍ”を検索する場合の、電気制御
型空間光変調器１４１，１４２，１４３，１４４の動作
を図１５に示す。ここで、図１５において、黒い領域
は、光を全く透過しない領域（透過率：０）であり、白
い領域は、光を全て透過する領域（透過率：１）であ
る。図１５（ａ）は、電気制御型空間光変調器１４１の
動作を示す図である。ここで、キー情報“ａ？ａｍ”の
最初の文字‘ａ’に対応する領域だけ、光を全て透過す
る。図１５（ｂ）は、電気制御型空間光変調器１４２の
動作を示す図である。さて、キー情報“ａ？ａｍ”は３
文字目、４文字目の

【外４】応させてはいけない。従って、電気制御型空間光変調器
１４２では、ブランク‘

【外５】図１５（ｃ）は、電気制御型空間光変調器１４３の動作
を示す図であり、３番目の文字‘ａ’に対応する領域だ
け、光を全て透過する。図１５（ｄ）は、電気制御型空
間光変調器１４３の動作を示す図であり、３番目の文字
‘ｍ’に対応する領域だけ、光を全て透過する。図１５
（ｅ）は、２次元受光装置１６１で受光する領域を示す
図である。この領域は、図１５（ａ），（ｂ），
（ｃ），（ｄ）の光学的ＡＮＤの領域であり、キー情報
“ａ？ａｍ”に対応する画素だけが光を受光する。図７
の辞書を検索する場合、メモリ装置１０３の記憶情報
は、図１２に示す通りであり、文字列“ａｄａｍ”およ
びその単語の意味がメインＣＰＵ１０２を介して、出力
装置１０４へ表示される。

【００６０】‘ｍ’を含む文字列を検索する場合の、電
気制御型空間光変調器１４１，１４２，１４３，１４４
の動作を図１６に示す。この場合、文字‘ｍ’の場所の
透過率をそれ以外の文字の場所よりも大きくすることに
よって両者の区別が可能である。例えば、図１６におい
て、斜線の領域（文字‘ｍ’以外の領域）は、透過率
０．３の領域であり、白い領域（文字‘ｍ’の領域）
は、透過率１の領域とする。電気制御型空間光変調器１
４１，１４２，１４３，１４４の動作は、それぞれ図１
６（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）の通りである。な
お、２文字目で文字列

【外６】いように、図１６（ｃ），（ｄ）は表示されている。

【００６１】図１６（ｅ）は、２次元受光装置１６１で
受光する領域を示す図である。この領域は、図（ａ），
（ｂ），（ｃ），（ｄ）を光学的に重ね合わせたもので
ある。２次元受光装置１６１で受光した画素の光強度
は、文字‘ｍ’の出現回数に比例する。２次元受光装置
１６１において、４文字とも‘ｍ’以外の文字であれ
ば、２次元発光装置１２１の発光強度に対する２次元受
光装置１６１の光強度比は（０．３）⁴＝０．００８１
である。１文字が‘ｍ’であれば、光強度比は（０．
３）³＝０．０２７である。従って、２次元受光装置１
６１において、受光素子のしきい値を例えば０．０１と
すれば、１文字以上文字‘ｍ’が含まれた文字列が検出
される。

【００６２】これらの文字列について、光強度の強い画
素の順（“ｍｍｍｍ”から始まる）に、画素番号がアド
レス変換器２０３によりメモリ装置１０３のアドレスに
変換され、メモリ装置１０３の記憶情報が検索され、単
語として意味のある文字列およびその意味がメインＣＰ
Ｕ１０２を介して、出力装置１０４へ表示される。

【００６３】なお、文字列の先頭の方で、文字‘ｍ’が
出てくる文字列を検索したい場合も存在する。この場合
の電気制御型空間光変調器１４１，１４２，１４３，１
４４の動作を図１７に示す。図１７においては、文字
‘ｍ’の領域は出現箇所によらず全て同じ重み（透過
率：１）としたが、この場合には、例えば、電気制御型
空間光変調器１４１，１４２，１４３，１４４におい
て、文字‘ｍ’が出現する領域の透過率をそれぞれ０．
８，０．７，０．６，０．５と変えることにより、文字
列において、文字‘ｍ’が最初の方で出現するものほ
ど、検索の優先順位を高くすることができる。

【００６４】次に、第５の場合の第２のケースとして、
あいまいなキー情報（文字列）が与えられた場合につい
て説明する。

【００６５】あいまいな検索の事例としては、“ａｂｏ
ｕｔ”という英単語について、検索者の記憶ではその綴
りが“ａｂａｕｔ”であるか“ａｂｏｕｔ”であるか不
確かな場合である。また、別の事例としてはＯＣＲで読
み取った手書き文字等（例えば手書きの“ａｂｏｕｔ”
という文字列）がＯＣＲでの認識では“ａｂａｕｔ”で
あるか“ａｂｏｕｔ”であるかが不明確であり、意味的
な認識が必要な場合がある。

【００６６】これらの場合、３番目の文字について検索
範囲を広げて（この場合は‘ａ’あるいは‘ｏ’の両方
について）、該当する単語の検索を行う必要がある。こ
の場合、文字列“ａｂ×ｕｔ”において、１文字目、２
文字目、４文字目、５文字目については、完全に間違い
がなく与えられているので、該当する文字の領域は透過
率１とし、それ以外の領域は０．３とする。また、３文
字目については、‘ａ’または‘ｏ’である可能性があ
るが、検索者の確信度あるいは優先度に応じて、文字
‘ａ’の領域は透過率を０．８、文字‘ｏ’の領域は透
過率を０．６と設定すればよい。２次元受光装置１６１
では、文字列“ａｂａｕｔ”に対応する画素が最も強い
光強度であり、文字列“ａｂｏｕｔ”に対応する画素が
次に強い光強度となるため、この順に検索が行われる。

【００６７】なお、確信度あるいは優先度は検索者が入
力指定することもできるし、文字間の類似性を画像の類
似度として［ハミング距離／全体の画素数］を透過率の
基準として用いることもできる。

【００６８】次に、第６の場合として、複数個のキー情
報が存在する場合について説明する。

【００６９】第６の場合として、ツリー検索を行う場合
について説明する。

【００７０】図１の光検索装置は、１つのキー情報によ
る検索に限らず、複数のキー情報による検索も可能であ
る。例えば、図１８に示すようなツリー構造のデータベ
ースを考える。この場合、最初の検索は、条件ａが真か
偽であるかにより２つに分かれ、次の検索では、条件ａ
が真か偽かのそれぞれの場合について、次の条件ｂ０あ
るいはｂ１が真か偽かにより２つに分かれる。以下同様
にそれぞれの条件について検索を行う必要がある。この
ような検索についても、各条件を真偽を図１８のように
表示することにより、容易に検索することができる。ま
た、ツリー検索において判断部分に確率を含む場合
（「もし、ａならば０．３の確率でｂである」）もアナ
ログ的な透過率設定により表現できる。

【００７１】また、第６の場合として、属性での検索に
ついて説明する。

【００７２】各電気制御空間光変調器で表示される各キ
ー情報が重複するものでなければ図１の光検索装置およ
びこれまで述べてきた光検索方式により検索は可能とな
る。

【００７３】一例としては、ある対象を複数個の感覚ワ
ードで表した場合、感覚ワードの該当度から想起される
対象を検索することも可能である。通常、ある物体の感
覚ワードによる評価は５段階評価（１から５まで）とし
て表されるが、それらを０から１の間のアナログ透過率
に対応させればよい。

【００７４】

【発明の効果】以上で説明したように、本発明によれれ
ば、データベース検索一般において、キー情報に該当す
る記憶情報の有無を光で検索する装置を備えることによ
り、並列かつ高速な検索を可能とする効果がある。

【００７５】さらに、同一ハードウェアにおいて、完全
なキー情報での検索だけでなく、部分的なキー情報を用
いた検索、一部に誤りが含まれているキー情報を用いた
検索を可能とするものであり、複数の検索該当候補があ
る場合はその優先順位に従って検索することを可能にす
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる光検索装置の構成を
示す図である。

【図２】図１の光検索装置に使用されているメインＣＰ
Ｕの構成を示す図である。

【図３】図１の光検索装置に使用されている２次元発光
装置、電気制御型空間光変調器、２次元受光装置の画素
配置を示す説明図である。

【図４】電気制御型空間光変調器の変調特性（ある画素
の電気制御信号の強さ−透過光強度比）を示すグラフで
ある。

【図５】図１の光検索装置に使用されているサブＣＰＵ
の情報検索用テーブルを示す図である。

【図６】図１のメモリ装置の記憶方法を示す説明図であ
る。

【図７】図１の光検索装置の検索例を示す説明図であ
る。

【図８】電気制御型空間光変調器および２次元受光装置
の動作例を示す説明図である。

【図９】電気制御型空間光変調器および２次元受光装置
の動作例を示す説明図である。

【図１０】図７に対応するメモリ装置の記憶例を示す説
明図である。

【図１１】２次元受光装置の別の構成を示すブロック図
である。

【図１２】図７に対応するメモリ装置での記憶例を示す
説明図である。

【図１３】図７に対応するメモリ装置での記憶例を示す
説明図である。

【図１４】部分的な文字列での検索例を示す説明図であ
る。

【図１５】部分的な文字列での検索例を示す説明図であ
る。

【図１６】部分的な文字列での検索例を示す説明図であ
る。

【図１７】部分的な文字列での検索例を示す説明図であ
る。

【図１８】複数のキー情報が存在する場合のツリー検索
におけるツリー構造を示す図である。

【符号の説明】

１０１入力装置１０２メインＣＰＵ１０３メモリ装置１０４出力装置１０５光学的検索手段１１１，１３１，１３２，１３３，１３４，１５１サ
ブＣＰＵ１２１２次元発光装置１４１，１４２，１４３，１４４電気制御型空間光変
調器１６１２次元受光装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キー情報および検索指示を入力する入力
手段と、検索結果を出力する出力手段と、キー情報に対
応する記憶情報を格納する格納手段と、キー情報に基づ
き一致または類似する記憶情報の候補を検索する光学的
検索手段を有する光検索装置であって、光の透過率をア
ナログ的に変調する複数の２次元空間光変調手段と、該
２次元空間光変調手段に対して光を照射する２次元発光
手段と、前記２次元空間変調手段からの透過光強度を検
知する２次元受光手段と、該２次元受光手段で受光した
画素のアドレスおよび光強度を記憶する記憶手段と、前
記画素のアドレスを前記格納手段上の記憶情報のアドレ
スに変換するアドレス変換手段と、前記格納手段上の該
当アドレスを読み出し、該当する記憶情報を検索する検
索手段とを有することを特徴とする光検索装置。
【請求項２】前記２次元受光手段は、受光した画素ア
ドレスに対応する記憶情報の有効／無効を記憶するメモ
リ手段と、前記画素において受光装置が受光した時に出
力信号を発生する手段と、前記出力信号と前記メモリ手
段に記憶されているデータの論理演算を行う演算手段と
を有し、受光手段が受光しかつ記憶情報が有効である時
のみ、前記画素のアドレスおよび光強度を記憶すること
を特徴とする請求項１記載の光検索装置。
【請求項３】前記格納手段は、前記記憶情報に加え
て、該記憶情報の有効／無効を示すフラグと、格納手段
上での検索のために使用する拡張検索キー情報と、前記
記憶情報に関連する記憶情報へのポインタを有すること
を特徴とする請求項１記載の光検索装置。
【請求項４】部分的なキー情報または誤り等のあいま
いさを含むキー情報に基づいて該当する記憶情報を検索
するために各キー情報に確信度または優先度を付加する
手段を有し、前記２次元空間光変調手段は、キー情報を
表現する場合に前記確信度または優先度に対応した光透
過率分布を与える手段を有し、前記２次元受光手段は、
受光強度の強い順に受光した画素のアドレスを記憶する
手段を有し、該画素のアドレスを前記アドレス変換手段
で変換し、この変換されたアドレスで前記格納手段上の
記憶情報を読み出すことにより、キー情報の確信度また
は優先度を反映した順に一致または類似する複数の記憶
情報を検索することを特徴とする請求項１記載の光検索
装置。