JPH0682868A - 光双安定素子を用いた光処理装置 - Google Patents
光双安定素子を用いた光処理装置Info
- Publication number
- JPH0682868A JPH0682868A JP4237048A JP23704892A JPH0682868A JP H0682868 A JPH0682868 A JP H0682868A JP 4237048 A JP4237048 A JP 4237048A JP 23704892 A JP23704892 A JP 23704892A JP H0682868 A JPH0682868 A JP H0682868A
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- JP
- Japan
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- optical
- light
- bistable element
- optical bistable
- light beams
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光だけで動作し、かつ小さい光入力強度で動
作する光双安定素子を用いて、２次元画像処理を容易に
するとともに、光ビームアレー間のキャリヤーによる相
互作用を利用した新しい概念の光情報処理を可能とす
る。 【構成】 光双安定素子と、この素子面を均一に照射す
る照射光と、この照射光に重ねて照射される集光した光
ビーム及び集光ビームを掃査するための光ビーム掃査部
よりなる光メモリ装置。光双安定素子に、物体光と参照
光を干渉記録させる構成とする。光双安定素子と、この
素子面に投影される２つの画像情報と、この画像を光学
的に重ねるためのプリズムによりなる画像処理装置。光
双安定素子と、この素子面に照射される２次元アレー状
の複数ビームよりなる光情報処理装置。
作する光双安定素子を用いて、２次元画像処理を容易に
するとともに、光ビームアレー間のキャリヤーによる相
互作用を利用した新しい概念の光情報処理を可能とす
る。 【構成】 光双安定素子と、この素子面を均一に照射す
る照射光と、この照射光に重ねて照射される集光した光
ビーム及び集光ビームを掃査するための光ビーム掃査部
よりなる光メモリ装置。光双安定素子に、物体光と参照
光を干渉記録させる構成とする。光双安定素子と、この
素子面に投影される２つの画像情報と、この画像を光学
的に重ねるためのプリズムによりなる画像処理装置。光
双安定素子と、この素子面に照射される２次元アレー状
の複数ビームよりなる光情報処理装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は光非線形素子の使用方
法に関するものである。
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は例えば刊行物「固体物理」１７
巻，７０〜７８頁（１９８２）に示された純光学的光双
安定素子の構成を示す図である。図において１は光非線
形材料、２ａ，２ｂは光共振器である。図６は例えば刊
行物ＩＥＥＥ Ｊｏｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｎ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ＱＥ２１巻，頁１４６２〜１
４７６（１９８５）の構成を示す図であり、３は半導体
量子井戸、４はノンドープＡｌＧａＡｓ層、５はｐ型Ａ
ｌＧａＡｓ層、６はｎ型ＡｌＧａＡｓ層、７ａ，７ｂは
電極、８は外部電気回路に取り付けられた抵抗、９は直
流電源である。
巻，７０〜７８頁（１９８２）に示された純光学的光双
安定素子の構成を示す図である。図において１は光非線
形材料、２ａ，２ｂは光共振器である。図６は例えば刊
行物ＩＥＥＥ Ｊｏｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｎ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ＱＥ２１巻，頁１４６２〜１
４７６（１９８５）の構成を示す図であり、３は半導体
量子井戸、４はノンドープＡｌＧａＡｓ層、５はｐ型Ａ
ｌＧａＡｓ層、６はｎ型ＡｌＧａＡｓ層、７ａ，７ｂは
電極、８は外部電気回路に取り付けられた抵抗、９は直
流電源である。
【０００３】図５と図６に示したように、これまでの光
双安定素子は２つのタイプに分けられる。ひとつは、材
料がもつ光非線形性を利用したもので、純光学的光双安
定素子と呼ばれる。他は電気光学的な性質を利用するも
ので、電気光学的光双安定素子と呼ばれる。図５に示す
純光学的光双安定素子は、光非線形性を有する材料１を
光共振器２ａ，２ｂでサンドイッチした構造を有する。
入射光強度Ｐinを増減するとき図７に示すような光双安
定性が得られる。図６に示す電気光学的光双安定素子
は、ＰＩＮフォトダイオード構造素子の外部に抵抗８と
直流電源９を接続したものである。ＰＩＮフォトダイオ
ードは、ＧａＡｓ井戸層とＡｌＧａＡｓ障壁層からなる
半導体多重量子井戸３、ノンドープＡｌＧａＡｓ層４、
ｐ型ＡｌＧａＡｓ層５、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層６で構成さ
れている。７ａ，７ｂは電極である。入射光強度ｐinを
増減するとき図８に示すような光双安定性が得られる。
双安定素子は２つのタイプに分けられる。ひとつは、材
料がもつ光非線形性を利用したもので、純光学的光双安
定素子と呼ばれる。他は電気光学的な性質を利用するも
ので、電気光学的光双安定素子と呼ばれる。図５に示す
純光学的光双安定素子は、光非線形性を有する材料１を
光共振器２ａ，２ｂでサンドイッチした構造を有する。
入射光強度Ｐinを増減するとき図７に示すような光双安
定性が得られる。図６に示す電気光学的光双安定素子
は、ＰＩＮフォトダイオード構造素子の外部に抵抗８と
直流電源９を接続したものである。ＰＩＮフォトダイオ
ードは、ＧａＡｓ井戸層とＡｌＧａＡｓ障壁層からなる
半導体多重量子井戸３、ノンドープＡｌＧａＡｓ層４、
ｐ型ＡｌＧａＡｓ層５、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層６で構成さ
れている。７ａ，７ｂは電極である。入射光強度ｐinを
増減するとき図８に示すような光双安定性が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図５に示した純光学的
光双安定素子は、素子に光を照射するだけで機能する
が、大きな入射光強度が必要で、また、光共振器を必要
とするなどの問題があった。一方、図５に示した電気光
学的光双安定素子は、素子の外部回路に電源や電気部品
を必要とするため、集積化の妨げになるという欠点があ
った。これらの光双安定素子がもつ欠点を解決し、光だ
けで動作し、そのうえ小さい入射光強度で動作可能な新
しい光双安定素子（特願平４ー１２２７４２号明細書）
が同一出願人により発明されている。この発明は、この
新しい光双安定素子の新しい応用方法を提供することを
目的とする。
光双安定素子は、素子に光を照射するだけで機能する
が、大きな入射光強度が必要で、また、光共振器を必要
とするなどの問題があった。一方、図５に示した電気光
学的光双安定素子は、素子の外部回路に電源や電気部品
を必要とするため、集積化の妨げになるという欠点があ
った。これらの光双安定素子がもつ欠点を解決し、光だ
けで動作し、そのうえ小さい入射光強度で動作可能な新
しい光双安定素子（特願平４ー１２２７４２号明細書）
が同一出願人により発明されている。この発明は、この
新しい光双安定素子の新しい応用方法を提供することを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明に係る光メモリ
装置は、外部回路が不必要で、光だけで動作する光双安
定素子の大部分または全面に照射された均一の光強度の
第１の光に重ねて、第２の光を照射することにより、そ
の部分に光双安定遷移を起こして情報をメモリするもの
である。
装置は、外部回路が不必要で、光だけで動作する光双安
定素子の大部分または全面に照射された均一の光強度の
第１の光に重ねて、第２の光を照射することにより、そ
の部分に光双安定遷移を起こして情報をメモリするもの
である。
【０００６】この発明に係るホログラムは、外部回路が
不必要で、光だけで動作する光双安定素子をホログラム
媒体として用いるものである。
不必要で、光だけで動作する光双安定素子をホログラム
媒体として用いるものである。
【０００７】この発明に係る画像処理装置は、外部回路
が不必要で、光だけで動作する光双安定素子を画像情報
処理のためのＡＮＤゲートまたはＯＲゲート用素子とし
て用いるものである。
が不必要で、光だけで動作する光双安定素子を画像情報
処理のためのＡＮＤゲートまたはＯＲゲート用素子とし
て用いるものである。
【０００８】この発明に係る光情報処理装置は、外部回
路が不必要で、光だけで動作する光双安定素子面に２次
元アレー状の光ビームを多数照射し、上記光ビームによ
って光ビームの近傍に生成されるキャリヤにより、近接
光ビーム間に相互作用を誘起し、この現象をセルラー・
オートマンの論理を利用した光演算に用いるものであ
る。
路が不必要で、光だけで動作する光双安定素子面に２次
元アレー状の光ビームを多数照射し、上記光ビームによ
って光ビームの近傍に生成されるキャリヤにより、近接
光ビーム間に相互作用を誘起し、この現象をセルラー・
オートマンの論理を利用した光演算に用いるものであ
る。
【０００９】この発明に係る光素子は、外部回路が不必
要で、光だけで動作する光双安定素子面に２次元アレー
状の光ビームを多数照射し、上記光ビームによって光ビ
ームの近傍に生成されるキャリヤにより、近接光ビーム
間に相互作用を誘起し、この現象をニューロンのシナプ
ス結合の光模擬回路として利用するものである。
要で、光だけで動作する光双安定素子面に２次元アレー
状の光ビームを多数照射し、上記光ビームによって光ビ
ームの近傍に生成されるキャリヤにより、近接光ビーム
間に相互作用を誘起し、この現象をニューロンのシナプ
ス結合の光模擬回路として利用するものである。
【００１０】
【作用】この新しい光双安定素子は、外部からのいかな
る電気的入力も必要とせず、光だけで作動し、かつ従来
の光だけで作動する純光学的光双安定素子の１万分の１
以下という低い入射光パワーで作動するという特徴を有
する。このため従来困難とされていた大面積の画像処理
システムや光セルラーオートマトン回路、ニューラルネ
ットワークのシナプス結合の光による構成等が可能とな
る。
る電気的入力も必要とせず、光だけで作動し、かつ従来
の光だけで作動する純光学的光双安定素子の１万分の１
以下という低い入射光パワーで作動するという特徴を有
する。このため従来困難とされていた大面積の画像処理
システムや光セルラーオートマトン回路、ニューラルネ
ットワークのシナプス結合の光による構成等が可能とな
る。
【００１１】
実施例１．以下、この発明の一実施例による大面積光メ
モリー装置を図について説明する。図１において１０は
同一出願人により既に出願されている特許（特願平４−
１２２７４２号明細書）による新しい光双安定素子、１
１は光双安定素子の一部または全面を照射する強度の均
一な照射光であり、その光強度は光双安定領域にあるよ
うに設定される。１２は照射光１１に重ねて照射される
書き込み光、１３はこの書き込み光１２を素子面上で操
作するための光ビーム掃査部である。
モリー装置を図について説明する。図１において１０は
同一出願人により既に出願されている特許（特願平４−
１２２７４２号明細書）による新しい光双安定素子、１
１は光双安定素子の一部または全面を照射する強度の均
一な照射光であり、その光強度は光双安定領域にあるよ
うに設定される。１２は照射光１１に重ねて照射される
書き込み光、１３はこの書き込み光１２を素子面上で操
作するための光ビーム掃査部である。
【００１２】光メモリーの原理は、照射光を光双安定領
域となる強度（一方の光双安定状態）に設定しておき、
次に書き込み光の光強度がこれに加え合せられ、双安定
領域を越えてもう一方の安定点に遷移する。その後書き
込み光がなくなってもこの状態は保たれており、書き込
み光が当たったところと当たらないところの光透過率が
異なり、光メモリ機能が達成される。書き込みビームを
絞れば微細なパターンが記録できる。また、書き込み用
光ビームを掃査するかわりに、画像パターン等の情報を
照射光に重ねて素子面上に投影すれば（一瞬にして）画
像の記録が可能である。
域となる強度（一方の光双安定状態）に設定しておき、
次に書き込み光の光強度がこれに加え合せられ、双安定
領域を越えてもう一方の安定点に遷移する。その後書き
込み光がなくなってもこの状態は保たれており、書き込
み光が当たったところと当たらないところの光透過率が
異なり、光メモリ機能が達成される。書き込みビームを
絞れば微細なパターンが記録できる。また、書き込み用
光ビームを掃査するかわりに、画像パターン等の情報を
照射光に重ねて素子面上に投影すれば（一瞬にして）画
像の記録が可能である。
【００１３】実施例２．図２にこの光双安定素子を実時
間ホログラムのための媒体として利用する実施例を示
す。１０は本発明に用いる光双安定素子、１４ａ，１４
ｂはレンズ、１５はミラー、１６は記録物体、１７は参
照光、１８は物体光、１９は高速光スイッチである。
間ホログラムのための媒体として利用する実施例を示
す。１０は本発明に用いる光双安定素子、１４ａ，１４
ｂはレンズ、１５はミラー、１６は記録物体、１７は参
照光、１８は物体光、１９は高速光スイッチである。
【００１４】参照光１７は常に素子１０の全面を均一に
照射するようにする。この照射強度は、実施例１の場合
と同様に光双安定強度内に保持される必要がある。速度
ｖで運動する物体１６を記録するため、物体に光パルス
を照射し、素子面１０で参照光１７と物体光１８を干渉
させ、素子面に光の干渉パターンをつくる。光の干渉パ
ターンで物体光１８と参照光１７が同位相になり、光強
度が大きいところで光双安定状態が変化し、干渉パター
ンがメモリされる（図２（ａ））。記録後、参照光１７
だけを素子面に照射し、図２（ｂ）の様に物体像１６´
を再生できる。通常ホログラムの記録に用いられる写真
乾板では、記録後現像の過程が必要だが、本素子を用い
れば不要であるので、実時間ホログラムの作成が可能で
ある。さらに参照光１７をＯＦＦにすれば再び新しい記
録が可能である。
照射するようにする。この照射強度は、実施例１の場合
と同様に光双安定強度内に保持される必要がある。速度
ｖで運動する物体１６を記録するため、物体に光パルス
を照射し、素子面１０で参照光１７と物体光１８を干渉
させ、素子面に光の干渉パターンをつくる。光の干渉パ
ターンで物体光１８と参照光１７が同位相になり、光強
度が大きいところで光双安定状態が変化し、干渉パター
ンがメモリされる（図２（ａ））。記録後、参照光１７
だけを素子面に照射し、図２（ｂ）の様に物体像１６´
を再生できる。通常ホログラムの記録に用いられる写真
乾板では、記録後現像の過程が必要だが、本素子を用い
れば不要であるので、実時間ホログラムの作成が可能で
ある。さらに参照光１７をＯＦＦにすれば再び新しい記
録が可能である。
【００１５】実施例３．図３にこの光双安定素子を画像
処理のための論理ゲートとして利用する場合の実施例を
示す。１０は本発明に用いる光双安定素子、２０ａ，２
０ｂは光双安定素子１０に投影される２つの画像、２１
は２０ａ，２０ｂの２つの画像を重ねて光双安定素子１
０に投影するための手段として用いられるプリズム、１
１は素子全面に均一に照射される光である。
処理のための論理ゲートとして利用する場合の実施例を
示す。１０は本発明に用いる光双安定素子、２０ａ，２
０ｂは光双安定素子１０に投影される２つの画像、２１
は２０ａ，２０ｂの２つの画像を重ねて光双安定素子１
０に投影するための手段として用いられるプリズム、１
１は素子全面に均一に照射される光である。
【００１６】図３（ａ）はＡＮＤゲートとして用いる場
合、図３（ｂ）はＯＲゲートとして用いる場合である。
ＡＮＤゲートでは、２０ａと２０ｂの２つの画像（三角
形と丸）が重なった光強度が強い部分だけが双安定状態
の遷移が起こる。従って素子全面を照射している光２２
で読み出すと図に示すように２つの画像の重なった部分
の透過光が減少した状態となり、２つの画像のＡＮＤ情
報が得られる。図３（ｂ）はＯＲゲートの場合で、２つ
の画像情報のいずれかの光強度で光双安定状態の遷移が
起こすようにしている。
合、図３（ｂ）はＯＲゲートとして用いる場合である。
ＡＮＤゲートでは、２０ａと２０ｂの２つの画像（三角
形と丸）が重なった光強度が強い部分だけが双安定状態
の遷移が起こる。従って素子全面を照射している光２２
で読み出すと図に示すように２つの画像の重なった部分
の透過光が減少した状態となり、２つの画像のＡＮＤ情
報が得られる。図３（ｂ）はＯＲゲートの場合で、２つ
の画像情報のいずれかの光強度で光双安定状態の遷移が
起こすようにしている。
【００１７】実施例４．図４はこの光双安定素子面に２
次元アレー状の光ビームを多数照射し、光ビームによっ
て光ビームの近傍に生成されるキャリヤーの効果によ
り、近接ビーム間に相互作用を誘起し、セルラー・オー
トマトンの論理に従った光演算を行おうとする場合の実
施例を示す。
次元アレー状の光ビームを多数照射し、光ビームによっ
て光ビームの近傍に生成されるキャリヤーの効果によ
り、近接ビーム間に相互作用を誘起し、セルラー・オー
トマトンの論理に従った光演算を行おうとする場合の実
施例を示す。
【００１８】図４（ａ）で２３は素子面に照射される光
ビーム群である。図４（ｂ）に示すように通常各ビーム
の強度と間隔が、互いに相互作用しない程度に設定され
る。２４は各ビームによってその近傍に生成されるキャ
リヤのおよぶ領域を示す。例えばある一つの光ビーム２
３´の強度が大きくなり、図４（ｃ）に示すようにＡの
状態からＢの状態に変化したとする。この変化に伴い光
ビーム２３´のまわりにキャリヤが多数生成され、これ
が第１近接の４つの光ビーム２３ｂ，２３ｄ，２３ｅ，
２３ｆに作用し、これらの光ビームに対する透過率も図
４（ｃ）に示すようにＡからＢに変化する。このように
して２３´に与えられた信号が次々と近接光ビームに作
用していく。この過程は一種のセルラー・オートマンと
して光論理演算に利用できる。
ビーム群である。図４（ｂ）に示すように通常各ビーム
の強度と間隔が、互いに相互作用しない程度に設定され
る。２４は各ビームによってその近傍に生成されるキャ
リヤのおよぶ領域を示す。例えばある一つの光ビーム２
３´の強度が大きくなり、図４（ｃ）に示すようにＡの
状態からＢの状態に変化したとする。この変化に伴い光
ビーム２３´のまわりにキャリヤが多数生成され、これ
が第１近接の４つの光ビーム２３ｂ，２３ｄ，２３ｅ，
２３ｆに作用し、これらの光ビームに対する透過率も図
４（ｃ）に示すようにＡからＢに変化する。このように
して２３´に与えられた信号が次々と近接光ビームに作
用していく。この過程は一種のセルラー・オートマンと
して光論理演算に利用できる。
【００１９】その他この近接光ビームの生成キャリヤに
よる相互作用は、ニューロンのシナプス結合を光回路で
模擬することにも利用できる。
よる相互作用は、ニューロンのシナプス結合を光回路で
模擬することにも利用できる。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば外部の
電気回路が不要で光だけで作動し、かつ従来の純光学的
光双安定素子の１万分の１以下の光入力強度で動作する
光双安定素子を用いるため、従来素子では困難であった
光画像処理装置が実現できる。また、光ビームによりそ
の近傍に生成されるキャリヤーによって、空間的に分離
した光ビームの間で相互作用させる新しい概念の光論理
演算等も可能になる。
電気回路が不要で光だけで作動し、かつ従来の純光学的
光双安定素子の１万分の１以下の光入力強度で動作する
光双安定素子を用いるため、従来素子では困難であった
光画像処理装置が実現できる。また、光ビームによりそ
の近傍に生成されるキャリヤーによって、空間的に分離
した光ビームの間で相互作用させる新しい概念の光論理
演算等も可能になる。
【図１】この発明の一実施例による光メモリ装置を示す
構成図である。
構成図である。
【図２】この発明の一実施例にによるホログラムを示す
説明図である。
説明図である。
【図３】この発明の一実施例にによる画像処理のための
ＡＮＤゲート及びＯＲゲートを示す説明図である。
ＡＮＤゲート及びＯＲゲートを示す説明図である。
【図４】この発明の一実施例にによる近接ビーム間の生
成キャリヤによる相互作用を利用したセルラー・オート
マトン型光演算処理装置を示す説明図である。
成キャリヤによる相互作用を利用したセルラー・オート
マトン型光演算処理装置を示す説明図である。
【図５】従来の純光学的光双安定素子を示す構成図であ
る。
る。
【図６】従来の電気光学的光双安定素子を示す構成図で
ある。
ある。
【図７】図５に示す素子の光双安定特性を示す特性図で
ある。
ある。
【図８】図６に示す素子の光双安定特性を示す特性図で
ある。
ある。
１０ 新しい光双安定素子 １１ 照射光 １２ 書きこみ光 １３ 光ビーム掃査部 １４ レンズ １５ ミラー １６ 物体 １７ 参照光 １８ 物体光 １９ 光スイッチ ２０ 入力画像 ２１ プリズム
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１１月９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
Claims (5)
- 【請求項１】 外部回路が不必要で、光だけで操作する
光双安定素子の大部分または前面に照射された均一の光
強度の第１の光に重ねて集光した第２の光を照射するこ
とにより、その部分に光双安定遷移を起こして情報をメ
モリすることを特徴とする光メモリ装置。 - 【請求項２】 外部回路が不必要で、光だけで動作する
光双安定素子をホログラム媒体として用いることを特徴
とする動的物体の実時間ホログラム。 - 【請求項３】 外部回路が不必要で、光だけで動作する
光双安定素子を画像処理のためのＡＮＤゲートまたはＯ
Ｒゲート用素子とし用いることを特徴とする画像処理装
置。 - 【請求項４】 外部回路が不必要で、光だけで動作する
光双安定素子面に２次元アレー状の光ビームを多数照射
し、上記光ビームによって光ビームの近傍に生成される
キャリヤにより、近接光ビーム間に相互作用を誘起し、
この現象をセルラー・オートマンの論理を利用した光演
算に用いることを特徴とする光情報処理装置。 - 【請求項５】 外部回路が不必要で、光だけで動作する
光双安定素子面に２次元アレー状の光ビームを多数照射
し、上記光ビームによって光ビームの近傍に生成される
キャリアにより近接光ビーム間に相互作用を誘起し、こ
の現象をニューロンのシナプス結合の光模擬回路として
利用することを特徴とする光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4237048A JPH0682868A (ja) | 1992-09-04 | 1992-09-04 | 光双安定素子を用いた光処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4237048A JPH0682868A (ja) | 1992-09-04 | 1992-09-04 | 光双安定素子を用いた光処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0682868A true JPH0682868A (ja) | 1994-03-25 |
Family
ID=17009639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4237048A Pending JPH0682868A (ja) | 1992-09-04 | 1992-09-04 | 光双安定素子を用いた光処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0682868A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09292640A (ja) * | 1996-04-24 | 1997-11-11 | Atr Kodenpa Tsushin Kenkyusho:Kk | 全光型半導体画像記憶装置とその画像記憶及び消去方法、及び全光型半導体論理演算装置とその論理演算方法 |
-
1992
- 1992-09-04 JP JP4237048A patent/JPH0682868A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09292640A (ja) * | 1996-04-24 | 1997-11-11 | Atr Kodenpa Tsushin Kenkyusho:Kk | 全光型半導体画像記憶装置とその画像記憶及び消去方法、及び全光型半導体論理演算装置とその論理演算方法 |
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