JPH0652319A

JPH0652319A - イメージ分析装置

Info

Publication number: JPH0652319A
Application number: JP5074144A
Authority: JP
Inventors: William O Camp Jr; ウィリアム・オー・キャンプ、ジュニア
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1992-05-29
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 1994-02-25
Also published as: EP0571893A3; EP0571893A2

Abstract

(57)【要約】【目的】イメージ分析装置においてイメージを分析し
て処理する能力を改善する。【構成】イメージ分析装置は複数の光検出器４０３〜
４０５を有し、これらの光検出器は、イメージを表わす
光信号４１０を受取る電流ミラーを含み、光信号におけ
る情報を並列に処理する。光検出器に付随して設けられ
たレンズ４０２は光信号に対して弁別機能を有するフィ
ルタとして働く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、イメージ分析に関し、
特に埋設処理による光センサを使用可能な装置、特に表
面に収束されたイメージ内の１組のパターンの１つの存
在を検出する光受容器およびプロセッサを有するシリコ
ン集積回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

（用語の説明）ＩＣ：集積回路。集積回路は、電界効果トランジスタ、
バイポーラ・トランジスタおよびこれら多数の素子を相
互に結合する配線を含む。

【０００３】ニューラル（神経）・ネットワーク：１つ
のノードから次のノードへ送られる信号値を修飾するノ
ード間の１組の結線。しばしば、多くの結線が１つのノ
ードに当たり、ノードにおける値の和が閾値および振幅
リミッタの如き非線形関数により更に修飾される。入力
ノードにおける値は、ネットワークにより評価されるべ
き信号を表わし、出力における値が入力信号のネットワ
ークによる評価を表わす。例えば、入力はイメージのピ
クセルであり得、また出力はイメージを割当てることが
できるあり得るパターンを表わす。時に重みと呼ばれる
ノード間の結線は、しばしば訓練データにより決定され
修飾されるが、これら結線はまた、ネットワークのタス
クについての他の情報に基いて全体あるいは一部におい
て規定することもあり得る。

【０００４】ＰＦＥＴ：ｐタイプのシリコン・チャネル
を備えた電界効果トランジスタ。電源に最も近い端子に
おける電圧に対する第３の端子に加えられる電圧に基い
て電流を導通する３端子デバイス。

【０００５】ＮＦＥＴ：ｎタイプのシリコン・チャネル
を備えた電界効果トランジスタ。供給グラウンドに最も
近い端子における電圧に対する第３の端子に加えられる
電圧に基いて電流を導通する３端子デバイス。

【０００６】バイポーラ・トランジスタ：第３の端子に
与えられた電流に基いて、あるいは本発明において用い
られるフォトトランジスタの場合は、活性トランジスタ
領域に当たる光レベルに基いて電流を導通する３端子デ
バイス。

【０００７】（本発明の論議において使用される文献）
以降の詳細な記述において、下記の研究が読者の助けと
して引用される。これらの文献は下記の通り。

【０００８】１．Ｐ．Ｍｕｅｌｌｅｒ等の「Ｄｅｓｉｇ
ｎａｎｄＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆＶＬＳＩ
ＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓｆｏｒａＧｅｎｅｒａｌ
ＰｕｒｐｏｓｅＡｎａｌｏｇＮｅｕｒａｌＣｏ
ｍｐｕｔｅｒ」（ＡｎａｌｏｇＶＬＳＩＩｍｐｌｅ
ｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＮｅｕｒａｌＳｙｓｔｅ
ｍｓ、ＫｌｕｗｅｒＡｃａｄｅｍｉｃＰｕｂｌｉｓ
ｈｅｒｓ、１９８９年）。

【０００９】２．Ｂ．Ｎａｂｅｔ等の「Ａｎａｌｏｇ
（ＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＳｈｕｎｔｉｎ
ｇＮｅｕｒａｌＮｅｔｗｏｒｋｓ」（Ｎｅｕｒａｌ
ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＳｙ
ｓｔｅｍｓ１、Ｄｅｎｖｅｒ，１９８８年）。

【００１０】３．ＬｅＣｕｎ等の「Ｈａｎｄｗｒｉｔ
ｔｅｎＤｉｇｉｔＲｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｗｉｔ
ｈａＢａｃｋ−ＰｒｏｐａｇａｔｉｏｎＮｅｔｗ
ｏｒｋ」（ＮｅｕｒａｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＰ
ｒｏｃｅｓｓｉｎｇＳｙｓｔｅｍｓ２、Ｄｅｎｖｅ
ｒ，１９８９年）。

【００１１】４．Ｆ．Ｆａｇｇｉｎ等の「Ｎｅｕｒａｌ
ＮｅｔｗｏｒｋＡｎａｌｏｇＶＬＳＩＩｍｐｌｅ
ｍｅｎｔａｔｉｏｎｓ」（ＮｅｕｒａｌＩｎｆｏｒｍ
ａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＳｙｓｔｅｍｓ、
Ｄｅｎｖｅｒ，１９９１年）。

【００１２】５．Ｒ．Ｌｙｏｎ著「ＴｈｅＯｐｔｉｃ
ａｌＭｏｕｓｅ，ａｎｄａｎＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕ
ｒａｌＭｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙｆｏｒＳｍａｒｔ
ＤｉｇｉｔａｌＳｅｎｓｏｒｓ」（ＣＭＵＣｏｎｆ
ｅｒｅｎｃｅｏｎＶＬＳＩＳｙｓｔｅｍｓａｎ
ｄＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｓ１９８１年）。

【００１３】６．Ｔ．Ｄｅｌｂｒｕｃｋ著「ＡＣｈｉ
ｐｔｈａｔＦｏｃｕｓｅｓａｎＩｍａｇｅｏ
ｎＩｔｓｅｌｆ」（ＡｎａｌｏｇＶＬＳＩＩｍｐ
ｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＮｅｕｒａｌＳｙｓ
ｔｅｍｓ、ＫｌｕｗｅｒＡｃａｄｅｍｉｃＰｕｂｌ
ｉｓｈｅｒｓ、１９８９年）。

【００１４】７．ＶａｎｄｅｒＳｐｉｅｇｅｌ，
Ｊ．等の「ＡＦｏｖｅａｔｅｄＲｅｔｉｎａ−Ｌｉ
ｋｅＳｅｎｓｏｒＵｓｉｎｇＣＣＤＴｅｃｈｎ
ｏｌｏｇｙ」（ＡｎａｌｏｇＶＬＳＩＩｍｐｌｅｍ
ｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＮｅｕｒａｌＳｙｓｔｅ
ｍ、ＫｌｕｗｅｒＡｃａｄｅｍｉｃＰｕｂｌｉｓｈ
ｅｒｓ、１９８９年）。

【００１５】８．Ｋ．Ｂｏａｈｅｎ、Ａ．Ａｎｄｒｅｏ
ｕ著「ＡＣｏｎｔｒａｓｔＳｅｎｓｉｔｉｖｅｓ
ＳｉｌｉｃｏｎＲｅｔｉｎａｗｉｔｈＲｅｃｉｐ
ｒｏｃａｌＳｙｎａｐｓｅｓ」（ＮｅｕｒａｌＩｎ
ｆｏｒｍａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＳｙｓｔ
ｅｍｓ、Ｄｅｎｖｅｒ，１９９１年）。

【００１６】９．Ｃ．Ｍｅａｄ著「Ａｄａｐｔｉｖｅ
Ｒｅｔｉｎａ」（ＡｎａｌｏｇＶＬＳＩＩｍｐｌｅ
ｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＮｅｕｒａｌＳｙｓｔｅ
ｍｓ、ＫｌｕｗｅｒＡｃａｄｅｍｉｃＰｕｂｌｉｓ
ｈｅｒｓ、１９８９年）。

【００１７】１０．Ｊ．Ｄａｕｇｍａｎ著「Ｃｏｍｐｌ
ｅｔｅＤｉｓｃｒｅｔｅ２−ＤＧａｂｏｒＴｒａ
ｎｓｆｏｒｍｓｂｙＮｅｕｒａｌＮｅｔｗｏｒｋ
ｓｆｏｒＩｍａｇｅＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＣ
ｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ」（ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ｏｎ
Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，ＳｐｅｅｃｈａｎｄＳｉｇｎ
ａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、第３６巻、第７号、１９
８８年７月）。

【００１８】これらの文献は、参考のため本文に援用さ
れる。これらは以下において番号で引用される。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明に対する背景と
して、多くのニューラル・ネットワークが集積回路にお
いて実現されており（例えば、文献１〜３）、光検出器
による光入力を備えたこのようなネットワークの事例が
ある（４〜９）ことを付記する。全てのこのようなネッ
トワークが意のままに修飾される能力を盛込むか、ある
いはラプラス（Ｌａｐｌａｃｉａｎ）導関数即ち空間導
関数を計算するための抵抗ネットワークによる非常に制
限的な構成を持つことになることを指摘する。従って、
この従来技術は、いずれも信奉する能力を持つが、非常
に複雑な構成の回路を持ち、このため、更に多くの集積
回路面域を占め、あるいは本発明の計算能力を持たな
い。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、回路上のピク
セル点として配置された光検出器に対する並列アレイ・
イメージ入力により計算が可能な集積回路の応用に関す
る。回路について論述し、次に広範囲の用途において使
用を可能にする集積回路に対して可能な応用および変更
について論述する。

【００２１】イメージ分析装置では、集積回路は、イメ
ージを表わす光信号を受取り、該光信号における情報を
並列に処理するための電流ミラーを含む光検出器アレイ
・プロセッサに対して投射されるイメージに関して特定
のパターン分析を行うことができる。光検出器アレイ
は、光を編成して分配し、スペクトル分析のため受取っ
たイメージを処理するため受取った光信号に対する弁別
分析経路を提供し、カラーまたはグレー・スケール分析
のためイメージから入力光の角度を操作するためのフィ
ルタを提供する。シャッタ機構は、異なる種類のイメー
ジ分析を可能にする。集積回路は、表面上に重複した光
検出器と、通常は表面に被着されたポリイミドのレンズ
を有する。レンズ・シャッタが用いられる時は、横方向
位置を変化させるためアナログ状に面内で移動されるよ
うになっており、これによりシャッタを非常に少量移動
させる圧電ドライバにより光検出器で視認される主要角
度を変化させる。イメージは、受容器により圧縮され、
前記集積回路の表面から平行にイメージを投射するため
のＬＥＤディスプレイを有する同様な集積回路により表
示することができる。装置内に投射されるイメージは、
必要に応じてイメージ形態にし得る大量のデータの迅速
かつ直接的な弁別の如き必要に対する集積回路の計算能
力を利用することができる指紋、印刷あるいは手書きの
素材、ビデオ・イメージ、あるいは他のパターンを含
む。本発明がなした改善は、特定の計算目的のため集積
回路に置くことができる単位時間および面域当たりの計
算量の大きな増加を達成した。

【００２２】これらの改善は、種々の弁別された光イメ
ージを受入れることが可能である弁別装置および新規な
集積回路を提供することにより達成される。本回路は下
記の特徴を有する。

【００２３】・ＩＣ面上に投射されたイメージを集積回
路における処理ネットワークに対する入力である多くの
アナログ信号に変換する光検出器のアレイにより集積回
路（ＩＣ）に対する大きな入力帯域幅。

【００２４】・光検出器からの信号に基いて内部ノード
に電流を供給する１組の電流ソース。

【００２５】・ネットワークの内部ノードにおける上記
電流に対する加算接合点。

【００２６】・内部ノードにおける総電流がこのノード
に対する閾値より大きいか小さいかに従って、隣接する
ネットワーク層へ信号を通過させるか通過させないコン
パレータ機能。コンパレータ出力としての電流は、ネッ
トワークの次の隣接層に対する入力となる。

【００２７】・内部ノードにおける電流の生成および加
算、および各ノードにおける閾値との比較の層がいくつ
あってもよい。

【００２８】・ネットワークの状態についての情報対入
力を外部に伝達する出力ノード。

【００２９】本発明の別の特徴は下記の如くである。

【００３０】・ノード間の電流ソースにおいて計算が表
示される。この計算に必要な面積を最小化するため、ま
たこれにより単位面積当たりの計算を最大化するため
に、これら電流ソースは固定値とし、値は行われるべき
特定の計算タスクにより設定される。

【００３１】・電流ミラーを用いて、１つの入力信号が
次段の多数のノードへ進む時この信号を修飾するのに必
要な回路量を更に最小化する。この試みにより計算毎に
１つのトランジスタを試みることができる。

【００３２】・光検出器のアレイに対して収束される光
イメージは大きな入力帯域幅を許容し、ＩＣがますます
大きくなるに伴う入出力パッド数制限の古典的な問題を
回避する。

【００３３】・大きなＩＣに対する入出力パッド数制限
を更に軽減するため出力パッド数を減少させ得るよう
に、タスクを実施するのに必要な全ての計算はチップに
含まれる。

【００３４】本発明の一般的効果は、集積回路面上に収
束されるイメージとイメージに組込まれる多くの基準パ
ターン間の多数のドット積を計算して、次にドット積が
閾値を越える全ての基準パターンに対する出力表示を生
じることになる。この閾値は外部から制御可能である。
基準パターンは、集積回路の設計に組込まれる。ドット
積は、ある場所における光検出器からの電圧とこの場所
に対する基準値との間の個々の乗算の和である。これ
は、イメージ面上に収束されたイメージ内のパターンの
存在を有効に検出する。

【００３５】基準パターンが固定されるならば本発明が
価値のあるものになることが、イメージ分析および圧縮
を論述した多くの論文に示される。Ｄａｕｇｍａｎ（文
献１０）は、このようなイメージ分析および圧縮の基本
的パターンとしてガボール（Ｇａｂｏｒ）関数の使用を
論じている。ガボール関数は、制限された２次元空間の
みに存在するパターンの如く三角関数である。これら
は、空間にわたる正弦波変化の１つあるいは多くの円を
持ち、位相は空間における位置に対して偏移される。本
発明例では、１次ガボール関数を基準パターンのその内
部セットとして使用する。

【００３６】本発明の最も簡単な実施例においては、プ
ロセッサは単にその前方に外部からのイメージを集積回
路表面に収束するレンズ（図５の９９が詳細に述べた全
ての入力デバイスを略図的に示す）を持つ集積回路であ
る。本発明はまた、レンズを持つかあるいは持たず集積
回路がイメージ・ソースに接続される構成を包含する。
例えば、イメージ・ソースは、陰極線管（ＣＲＴ）また
はレーザあるいは発光ダイオードのアレイの如き光電子
放出体でよく、あるいは光源を持つ液晶ディスプレイ
（ＬＣＤ）でよい。レンズは、イメージ・サイズが変更
されることを必要とするかある物理的制限がイメージ・
ソースを集積回路に密接させることを妨げる場合にのみ
必要とされる。ＣＲＴの如きイメージ・ソースを持つ利
点は、イメージの位置を集積回路を横切って移動でき、
あるいは同じイメージを多くの同様な集積回路に多重複
写で提供できることである。この能力は、１つの集積回
路チップ上に置くことができる構成要素数が入力アレイ
における全てのあり得る位置における全てのあり得る出
力応答の処理に必要なだけ充分なレベルに達していない
時、中間現像段階において非常に有効であることが明ら
かになろう。この問題は、各々が同じ入力イメージが提
供される多くのこのようなチップ間に分散することがで
きる。更に、イメージは入力アレイにわたりＣＲＴによ
り電子的に移動することができ、チップの内部に必要な
処理量を低減する。無論、更に別の構成において集積回
路の入力アレイに跨って入力イメージを機械的に走査す
ることができる。

【００３７】

【実施例】望ましい実施態様を詳細に考察する前に、事
例として本文および「ＭａｓｓｉｖｅＣｏｍｐｕｔａ
ｔｉｏｎｉｎＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉ
ｔｓ」なる名称の米国特許出願第８９０９７６号に述べ
る本発明の計算の特徴を例示することは有意義であろ
う。含まれる概念は、電流を多くの位置に同時に反射す
るため使用することができるデバイスである電流ミラー
の概念である。従って、表面上に収束されたイメージ
は、各光検出器に電流を生じさせる。イメージの場所に
おける光の強さと対応する各電流は、電流ミラーにより
各内部パターンに対する総電流量を合計する多くの線に
反射される。内部パターン（図３及び図４参照）は、個
々の光検出器から種々の出力線に対する電流ミラーの値
により表わされる。閾値回路は、グラウンドに対する一
定電流ソースにより構成される。このため、出力は、線
における合計電流が閾値電流より大きい時にのみ生じる
ことになる。

【００３８】（望ましい実施例）次に本発明を詳細に示
すと、望ましい実施例を示す図１から、バイポーラ・ト
ランジスタ１０４が表面に収束されたイメージの光の強
さに応答してＰＦＥＴ１０５に対して電流を与えること
が判る。ＰＦＥＴ１０５は、短絡されて１群のＰＦＥＴ
１０６、１００、１０１、１０２等のゲートに接続され
たドレーン及びゲートと、線１３３に接続されたソース
とを有し、線１３３に電圧が印加されると、１群のＰＦ
ＥＴ及びＰＦＥＴ１０５のゲートの相対的サイズに比例
する正の電流を、１群のＰＦＥＴを介して線１３０、１
３１、１３２等及びＮＦＥＴ１０７へ流出させる。この
ような構成は一般に電流ミラーと呼ばれる。ＮＦＥＴ１
０７のドレーンとゲートとは短絡されて１群のＮＦＥＴ
１１０、１１１、１１２等のゲートに接続されており、
ＮＦＥＴの１０７のソースは１群のＮＦＥＴのソースと
共に線１３４に接続されている。従って、線１３４に電
圧が印加されると、ＮＦＥＴ１０７のゲートに対する１
群のＮＦＥＴのゲートの相対的な大きさに比例する負の
電流が線１３０、１３１、１３２へ流れる。このような
構成は電流ミラーと呼ばれる。入力信号が特定の出力に
対してゼロで乗じられる場合、いずかの電流ミラーから
この出力に対する電流を加算する線に対する結線は存在
しない。ＮＦＥＴ１２０、１２１および１２２は、電線
１３０、１３１、１３２における電流がゼロを越える時
にのみ出力表示が生じるように、これら電線へ供給され
る負の電流を制御するように線１４０によりバイアスさ
れる。電線１３０、１３１、１３２等は、基準パターン
の総数に応じて必要とされる本数だけ設けられ、図２に
示されるパターン２０１〜２０６、２１１〜２１６およ
び２２１〜２２６の場合は、１８本の電線が必要であ
る。ＮＦＥＴ１２０、１２１、１２２を除いたこの構成
が、横方向に更に７回反復されて、電線１３０、１３
１、１３２（およびその延長線）が基準パターンにおけ
る値の配置により示されるようにＰＦＥＴおよびＮＦＥ
Ｔに接続される。更にまた、この延長された構成は、縦
方向に更に７回反復されて、出力電線１３０、１３１、
１３２（およびその延長線）が基準パターンにおける値
の配置に示されるようにＰＦＥＴおよびＮＦＥＴに接続
される。電線１４１、１４２、１４３（および、要求さ
れる全てのパターンに対して必要な数）を用いて行間に
全ての電流を電気的に接続する。このように、各光検出
器は、１つの電流を各基準パターンに対する各出力へ、
正の電流にはＰＦＥＴを、あるいは負の電流にはＮＦＥ
Ｔのいずれかを介して、重みゼロに対しては接続せずに
供給し、電流量はそれぞれＰＦＥＴ１０５またはＮＦＥ
Ｔ１０７に対するＰＦＥＴまたはＮＦＥＴの相対的大き
さにより決定される。このため、図１に示される回路に
図３および図４に示される結果を生じるように別の列お
よび行が構成される図１と図３および図４に関する比較
が行われる。

【００３９】（別の望ましい実施例）この望ましい実施
例は、図３および図４に示される基準パターン２０１〜
２０６、２１１〜２１６および２２１〜２２６を使用
し、ここで＋は光電流の値が正の符号を持つ電線へ送ら
れることを意味し、−は光電流の値が負の符号を持つ電
線へ送られることを意味し、０は電流が電線に流れない
ことを意味する。

【００４０】無論、多くの代替パターンを他の目的のた
めに構成することもできる。また、構成要素の正確な値
および大きさは種々の理由、即ち、更に低い電流、更に
高い解像度、異なる線幅、エッジ、別のパターンなどに
より調整することができる。

【００４１】更に、類似の電流ミラー構成および閾値回
路を持つ更に多くの処理層を付加すると共に、横方向に
更に多くのデバイスを付加することにより、計算を拡張
するためこの試みを続けることができることが明らかで
あろう。別の構成は、図５に示される。この例において
は、光検出器アレイのない図１の素子は、素子３０２、
３０７として多数回使用された単一の素子として取扱わ
れる。光検出器アレイ３０１は処理用ネットワーク３０
２に繋がり、これが次にそれぞれ信号３０４、３０６に
より個々に制御することができる１組の素子３０３、３
０５に繋がって、３０２からの電圧出力を処理ネットワ
ーク３０７に接続する電流へ変化させ、このネットワー
クの出力は３０８、３０９、３１０である。本図は、こ
のような構成に対して行うことができる拡張の１つに対
するドットを示す。この構成は、多数の計算段を可能に
する。

【００４２】（イメージ分析装置）上記の回路は、イメ
ージ分析のための集積回路として使用される。この回路
は単独で使用することができ、あるいは図６乃至図１１
に関して述べる用途および装置に従って修正することが
できる。

【００４３】図６は、本発明の望ましい１つの変更態様
によるイメージ分析装置を示し、集積回路に配置された
レンズ系を示す。イメージ４１０は、イメージからの光
として、レンズ４０２が配置された集積回路４０１を含
むイメージ分析装置４００に対して投射される。この集
積回路は、複数の光検出器４０３、４０４、４０５と、
電流ミラーと、計算回路（加算回路）と、閾値回路と、
ピクセル回路領域４０６、４０７、４０８における他の
ピクセル領域回路素子とを有する。このレンズは、誘電
材料、望ましくはポリイミドの被着によりイメージ分析
装置の製造プロセスにおいて作られ、望ましくはエッチ
ングにより成型される。ポリイミド（あるいは、物理的
に光を透過する相等層）は、略図的に示される如き階段
状にレンズ構造が各ピクセル毎に形成され、イメージか
ら受取った光を先に述べた光検出回路および集積回路に
伝達させるようにエッチングされる。図６は受容器を示
すが、集積回路上に形成された同様なレンズを図１０お
よび図１１に関して述べる表示デバイスに使用すること
もできる。

【００４４】図７は、本発明の別の望ましい実施態様に
よるイメージ分析装置を示し、異なる形式のイメージ分
析を可能にするシャッタ機構の使用を示す。この代替例
では、集積回路５１２は、表面に複写された光検出器５
１３、５１４などを有する。この場合は鋸歯状断面レン
ズ５１１である別のバージョンのレンズ・スクリーン
が、集積回路上に被着されている。このレンズは、ポリ
イミドの被着により作ることができる。同様に作られる
が、シリコンからストリッピングされあるいは形造され
るのは、第１のレンズ・スクリーン上に取付けられる別
のレンズ・スクリーン５１０であるが、横方向位置を変
化させるためアナログ状に同一面に取付けられ、これに
より光検出器で視認される基本角度５００を変化させる
ものである。運動量は、所定の角度変化に対しては非常
に小さなものであり得る。本例においては、第２のレン
ズ・スクリーンが、結合要素５３０、５４０を介して圧
電素子５４１、５３１に結合され、これが２つの横方向
への運動を生じる。圧電素子５３１、５４１は、同素子
５３１、５４１上に配置された電極５３２、５４２に対
して印加される電気信号５３３、５４３により運動させ
られる。

【００４５】図８は、本発明の望ましい実施例を略図的
に示し、これはカラー受取り能力を与えられたイメージ
分析装置を使用する。図１乃至図５に関して述べた望ま
しい実施例においては、本装置はグレー・スケールおよ
びカラーを分析することができるものである。望ましい
カラー・イメージに対しては、再びレンズが集積回路の
表面上に被着される。ピクセル領域６１２は、その中に
赤、緑および青の機能が割当てられた３つの光検出器６
１３、６１４および６１５を有する。赤、緑および青の
機能に代わるものとして、別の光検出器（図示せず）を
設けることもできる。この別の光検出器は、グレー・ス
ケール成分を割当てることができる。物理的形状は、
（「トリナトロン（Ｔｒｉｎａｔｒｏｎ）」ＴＶ管にお
けるリン・スクリーンにおける如き、あるいはプリズム
に対してある調整を加えた三角、菱形または四角形状に
おける如き）直線的なものにすることができる。別の光
受容器に異なる機能を割当てることができ、与えられる
数に対する最良のマップに従って物理的間隔が変更され
る。ポリイミド・レンズ６１０は、デポジションまたは
エッチング・プロセスにより段形状を与えて各ピクセル
領域上に有効プリズムを形成する。拡散法により、特定
の帯域幅の光を受取るように光検出器の位置を決定す
る。このレンズは、帯域幅フィルタおよび検出器として
働く。このため、このレンズは、入射光を編成してこれ
を帯域幅スクリーンにより選定された帯域幅に対する機
能が割当てられた特定の光検出器６１３、６１４、６１
５へ指向させる帯域幅スクリーンである。開口６２１を
設け各ピクセル領域に対して同様に配置されたマスク要
素６２９は、イメージからの光６００を望ましい角度６
０１のみになるように拘束して、所定の拡散を達成す
る。

【００４６】図９は、複合レンズを使用しイメージ・ス
ペクトル符号分析のための本発明の用途を示す本発明の
別の望ましい実施例を略図的に示す。図９もまた、ポリ
イミド・レンズを有する。しかし、このレンズは、図８
により示される如きカラー・イメージ・フィルタ処理用
に用いられる帯域幅フィルタとは対照的に、スペクトル
・フィルタとして働く入射光のスペクトル・ノッチング
を生じるように段状にする。光検出器７２４、７２５、
７２６上の個々の要素７１０、７１１、７１２は多層フ
ィルタであることが望ましく、あるいはスペクトルの一
部のみを通すように構成される。

【００４７】「実」イメージを受取ることができる図８
および図９に示すレンズの別例として、イメージは、例
示された特定のフィルタを使用することなく、カラーお
よびスペクトル分析用の同じイメージ分析装置に投射す
ることができる。例示されたフィルタは、このような特
質における本発明の望ましい実施態様である。カラー帯
域幅フィルタに代わるものはレンズを含み、ビーム位置
の方向により割当てられた光検出器に対して直接投射さ
れる。このビーム位置は、レーザまたはＣＲＴラスタに
より制御することができる。あるいはまた、カラー分解
された光のカラーの時間経過による変化を使用すること
ができる。例えば、ディジタル化されたイメージにおい
ては、イメージの種々の成分が連続的な時間間隔として
表示することができる。このレンズは、光を生成してこ
れを特定の光検出器に割当てるための手段を提供し、こ
れがカラー認識を行うように受取った入力を分析するこ
とができる。

【００４８】図１０は、イメージ８００のデータ圧縮、
伝達および再表示のため使用できる色々な別の実施態様
を含む望ましい実施態様を示す。図１０においては、イ
メージ分析集積回路８１０のイメージ面８０１が、イメ
ージ８００を受取りこれを出力線８１１、伝達チャネル
８２０を経て表示受容器３４０に結合し、これが例えば
図１乃至図５に関して述べた回路を持つ受容器８１０か
ら出る図１または図５の回路の出力線１３０、１３１、
１３２（など）から信号を受取る。表示受容器３４０
は、集積回路表示受容器３４０の表面に表示されるイメ
ージを投射するための図８または図９に関して述べたも
のと類似するその上に広がるレンズを持つことができ
る。表示のための回路は、受容器８１０の電流ミラー手
法を利用する。表示受容器３４０に対する回路形態の詳
細については、図１１に関して論述する。

【００４９】図１１は、伝達チャネルを介して図１乃至
図５の装置による認識結果を受取りこの結果を遠隔点で
表示する表示集積回路を略図的に示している。この構造
は、図１０の回路３４０を更に詳細に示している。図１
乃至図５に示されたデバイスの逆の動作がここで行われ
ることが判るであろう。このため、少数の入力９１０、
９０２、．．９０３が、発光ダイオード（ＬＥＤ）９１
０のアレイにおけるエミッタ・イメージを生成するため
の集積回路上の各アレイ領域に入り、また同様にこのア
レイ（本例では、８×８であることが望ましい）を横切
る。イメージを形成するために電流ミラーの概念が再び
使用される。正の電流を生じるため、ＰＦＥＴ９０５の
ゲートにおける電圧が線９３０、９３１．．９３２によ
り各アレイ位置のＰＦＥＴ９０９に与えられるように、
入力信号９０１はゲートとドレーンとを短絡させたＰＦ
ＥＴ９０５に与えられる。同様に、ＰＦＥＴ９０６およ
びＮＦＥＴ９０７は、９３０、９３１、．．．９３２に
より全てで６４のアレイ位置に与えられる各パターン入
力信号９０１、９０２、．．．９０３に対する電圧を生
成して、各位置のＮＦＥＴ９０８において負の一義的な
電流を生じさせる。線９４０は、（図３および図４に関
して説明したようなパターンにより決定される）適当な
電流を集め、これをこのピクセル領域のアレイ位置にお
ける発光ダイオード９１０に与える。素子９０８、９０
９、９４０及び９１０は、本例の６４のアレイ位置全て
に設けられ、線９３０、９３１、．．．９３２に関連づ
けられる。

【００５０】（用途）本文に述べた装置については多く
の用途を考えることができる。これら装置のあり得る用
途は指紋の認識を含む。この場合、指紋あるいは類似の
パターンが装置に対して投射されることになる。集積回
路が、イメージ全体を並列に処理して分析の即時の弁別
および量子化を行う。これは、チャネル装置へ伝達によ
り記憶され、表示装置において再び表示することができ
る。

【００５１】別の用途は、郵便用であれあるいは小切手
であれ文字の認識、あるいは印刷されるか手書きによる
文字を含む他の要素にある。本装置は、文字を即時特徴
付けて区分することができ、また集積回路を直接使用で
き、あるいは並列計算の出力の更なる分析のためのシス
テムへ送ることができる。

【００５２】別の用途はデータ圧縮である。受取ったデ
ータを即時伝送のため圧縮することができる。

【００５３】別の用途はカラーの弁別である。

【００５４】別の用途はグレー・スケール弁別である。

【００５５】他の用途は、イメージ形態にすることがで
きる非常に大量のデータの迅速な弁別などの必要に対す
る集積回路の計算能力のパターンを利用することが可能
である。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、イメージを分析して処
理する能力が相当改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】望ましい実施態様、特に光線の存在および向き
を検出する回路が埋設された８×８アレイの光検出器を
示す概略俯瞰図であり、光線の幅が２つの光検出器の間
隔と等しいかこれより大きくなければならず、また４つ
の光検出器の間隔より小さいか等しくなければならな
い。他の線幅および（または）エッジとなるように別の
構成も可能である。

【図２】図３および図４の配置を示す図である。

【図３】望ましい実施態様において実現される基準パタ
ーンであって、６つのあり得る方位を包含するため回転
され各方位におけるアレイにおける３つのあり得る位置
を包含するため位置が偏移された１次ガボール関数を示
す図である。

【図４】図３における基準パターンと関連する基準パタ
ーンを示す図である。

【図５】多数の段階による計算の改善を可能にする構
造、例えば各層がその前の層から多量の情報を引出す構
造の図１に示される装置の拡張を示す図である。

【図６】集積回路上に配置されたレンズ系を示す本発明
の別の望ましい実施例によるイメージ分析装置を示す図
である。

【図７】異なる種類のイメージ分析を可能にするシャッ
タ機構の使用を示す本発明の別の望ましい実施例による
イメージ分析装置を示す図である。

【図８】カラー認識能力を備えたイメージ分析装置を用
いる本発明の望ましい実施例を示す概略図である。

【図９】複合レンズを使用するイメージ・スペクトル符
号分析のための本発明の用途を示す別の実施例を概略図
である。

【図１０】データ圧縮、伝送および再表示のため使用す
ることが可能な種々の別の実施例を含む望ましい実施例
を示す図である。

【図１１】図１０の回路３４０を更に詳細に示す、伝達
チャネルを介する図１乃至図５の装置による認識結果を
受取り、遠隔点に結果を表示する表示用集積回路の概略
図である。

【符号の説明】

４００イメージ分析装置４０１集積回路４０２レンズ４０３光検出器４０４光検出器４０５光検出器５１０レンズ・スクリーン５１１鋸歯状断面レンズ６１０ポリイミド・レンズ６２９マスク要素３４０表示受容器８１０イメージ分析集積回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】集積回路と、イメージを表わす光信号を受取る電流ミラーを含み、該
光信号における情報を並列に処理する光検出手段とを有
し、前記光検出手段が、光を編成して分配し、イメージを処
理するため前記光信号に対する弁別分析経路を提供する
フィルタを提供する手段を含むイメージ分析装置。
【請求項２】異なる形式のイメージ分析を可能にするシ
ャッタ機構を設けた請求項１記載のイメージ分析装置。
【請求項３】レンズが集積回路上に載置された請求項１
記載のイメージ分析装置。
【請求項４】赤、緑および青の機能の光検出器を含む集
積回路の表面上にカラー弁別帯域幅フィルタを有する請
求項１記載のイメージ分析装置。
【請求項５】前記集積回路内に含まれる各ピクセル領域
に対して同様に配置された開口を持つマスク要素を設け
る請求項１記載のイメージ分析装置。
【請求項６】光を編成し、受取られた入力を分析してス
ペクトルまたはカラー分析を行うことができる特定の光
検出器へ前記光を割当てる手段を設けた請求項１記載の
イメージ分析装置。
【請求項７】データの圧縮、伝達および圧縮メージ・デ
ータの再表示を行う手段を設けた請求項１記載のイメー
ジ分析装置。
【請求項８】情報処理装置を含み、該情報処理装置が、光検出素子アレイと、複数の電流ミラー、加算回路および閾値回路とを有し、前記光検出素子が１組の電流ミラー、加算回路および閾
値回路に接続されていて、前記情報処理装置の表面に対
して投射されたイメージ内のパターンの存在に応答して
出力信号表示を行う請求項１記載のイメージ分析装置。
【請求項９】情報処理装置を含み、該情報処理装置が、光検出素子アレイと、前記光検出素子により認識するために、外部からイメー
ジを集積回路表面に対して収束する手段を持つ、集積回
路により情報を処理する手段とを含み、前記光検出素子が、複数の電流ミラー、加算回路および
閾値回路に接続されていて、前記情報処理装置の表面に
対して投射されたイメージ内のパターンの存在に応答し
て出力信号表示を行う請求項１記載のイメージ分析装
置。
【請求項１０】前記光検出手段により受取られた光信号
から電流ミラーの動作のためのアナログ信号をスケール
する手段を設けた請求項１記載のイメージ分析装置。
【請求項１１】集積回路と、イメージを表わす光信号を受取り、該光信号における情
報を並列に処理する電流ミラーを含む光検出手段とを有
し、前記光検出手段が、カラー・イメージの如き前記イメー
ジを処理するために光信号に対するカラー弁別経路を提
供する帯域幅フィルタを提供するように、光を編成して
分配する手段を含むイメージ分析装置。
【請求項１２】集積回路と、イメージを表わす光信号を受取り、該光信号における情
報を並列に処理する電流ミラーを含む光検出手段とを有
し、前記光検出手段が、スペクトル分析のため前記イメージ
を処理するために、前記光信号に対するスペクトル弁別
経路を提供するスペクトル・フィルタを提供するよう
に、光を編成して分配する手段を含むイメージ分析装
置。
【請求項１３】集積回路と、イメージを表わす光信号を受取り、該光信号における情
報を並列に処理する電流ミラーを含む光検出手段とを有
し、前記光検出手段が、分析のため別の経路により前記イメ
ージを処理するために、前記光信号に対する別の弁別経
路を提供するように、光を編成して分配する手段を含む
イメージ分析装置。
【請求項１４】集積回路と、アレイに配置された複数の光エミッタを含み、前記集積
回路の表面からイメージを並列に投射する表示手段とを
有し、前記光エミッタの各々が、該光エミッタにより表示する
ための出力を提供する表示回路に複数の電流ミラーを有
するイメージ表示装置。
【請求項１５】イメージを受取る光受容手段であって、
集積回路と、イメージを表わす光信号を受取り、該光信
号における情報を並列に処理する電流ミラーと、前記イ
メージを処理して出力を生じるために、前記光信号に対
する弁別分析経路を提供するためのフィルタを提供する
ように、光を編成して分配する手段を含む光検出手段と
を含むものと、信号伝達チャネルと、前記光検出手段の出力を前記信号伝達チャネルに接続す
る出力接続手段とを設けてなるイメージ・システム。
【請求項１６】前記集積回路の表面からイメージを並列
に投射する表示手段と、前記光検出手段の出力を信号伝達チャネルを介して前記
表示手段に接続する入力接続手段とを更に有し、前記表示手段が、集積回路と、１つのアレイに配置され
た複数の光エミッタとを含み、該光エミッタの各々が光
エミッタにより表示される出力を提供する表示回路にお
ける複数の電流ミラーを有する請求項１５記載のイメー
ジ・システム。