JPH0711652B2 - Light arithmetic - Google Patents

Light arithmetic

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JPH0711652B2
JPH0711652B2 JP62061184A JP6118487A JPH0711652B2 JP H0711652 B2 JPH0711652 B2 JP H0711652B2 JP 62061184 A JP62061184 A JP 62061184A JP 6118487 A JP6118487 A JP 6118487A JP H0711652 B2 JPH0711652 B2 JP H0711652B2
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JP
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light
light emitting
light source
emitted
pattern
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滋 河合
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光を用いて並列高速に論理演算を行う方法
に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of performing parallel logical operation at high speed using light.

〔従来技術とその問題点〕[Prior art and its problems]

大規模な情報を処理するために、高速に演算を実行する
計算機の研究が進んでいるが、電気回路を用いた逐次処
理による方法では、すでに性能限界に近づいている。そ
こで、スーパーコンピュータやアレイプロセッサなど、
複数の演算を同時に実行する並列処理アーキテクチャの
研究が進んでいる。一方、光は、空間的な拡がりを持
ち、その物理的性質は互いに干渉し合わないため、光を
用いた演算は並列性に優れている。光を変調する手段と
して、振幅,位相,周波数,偏光などが考えられ、空間
的な光変調器の開発が行われている。
Computers that perform high-speed operations to process large-scale information are being researched, but the sequential processing method using electric circuits is approaching the performance limit. So, such as supercomputers and array processors
Research on parallel processing architectures that execute multiple operations simultaneously is in progress. On the other hand, light has a spatial expanse and its physical properties do not interfere with each other, so that operations using light are excellent in parallelism. Amplitude, phase, frequency, polarization, etc. are considered as means for modulating light, and spatial light modulators are being developed.

しかし、これまでの光演算法では、並列演算に適さない
ものや演算前に複雑なコーディングの必要なものが多
く、実用的でなかった。
However, the conventional optical arithmetic methods are not practical because many of them are not suitable for parallel arithmetic or require complicated coding before arithmetic operation.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

この発明の目的は、光の透過率を変化させ、論理演算を
並列高速に実行するための光演算法を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide an optical operation method for changing the light transmittance and executing logical operations in parallel and at high speed.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の光演算法は、複数の入力信号と前記複数の入力
信号を反転せしめた信号とを形成し、 前記入力信号によって発光する第1の光源と前記反転せ
しめた信号によって発光する第2の光源を複数組対にし
て配置して、発光第1面とこの発光第1面と同一の構造
を持つ発光第2面とを構成し、 発光第1面からの発光パターンと発光第2面からの発光
パターンとを、発光第1面の第1の光源および第2の光
源から出射した光と発光第2面の第1の光源および第2
の光源から出射した光とが隣接するように重ね合わせ、 発光第1面の第1の光源から出射した第1の光と発光第
1面の第2の光源から出射した第2の光と発光第2面の
第1の光源から出射した第3の光の発光第2面の第2の
光源から出射した第4の光のそれぞれの透過率を独立に
変化させて、第1,第2,第3,第4の光の強度を変化せし
め、 光強度変化後の第1,第2,第3,第4の光を合波せしめて得
られる出力パターンの強度を光電変換して信号を2値化
し、 前記複数の入力信号に対する論理演算を空間的に並列に
実行することを特徴としている。
The optical arithmetic method of the present invention forms a plurality of input signals and a signal obtained by inverting the plurality of input signals, and a first light source that emits light according to the input signal and a second light source that emits light according to the inverted signal. A plurality of pairs of light sources are arranged to form a light emitting first surface and a light emitting second surface having the same structure as the light emitting first surface, and a light emitting pattern from the light emitting first surface and a light emitting second surface And the light emitted from the first light source and the second light source on the light emitting first surface and the first light source on the light emitting second surface and the second light source.
The first light emitted from the first light source on the first light emitting surface and the second light emitted from the second light source on the first light emitting surface are emitted so as to be adjacent to each other. Emission of the third light emitted from the first light source on the second surface The respective transmittances of the fourth light emitted from the second light source on the second surface are independently changed, and the first, second, and By changing the intensity of the 3rd and 4th lights and combining the 1st, 2nd, 3rd, and 4th lights after the change of the light intensity, the intensity of the output pattern obtained by photoelectric conversion is converted into a signal of 2 It is characterized in that the binarization is performed and logical operations on the plurality of input signals are spatially executed in parallel.

〔発明の原理〕[Principle of Invention]

本発明の原理を、第2図〜第5図を参照して説明する。 The principle of the present invention will be described with reference to FIGS.

第2図は入力データと入力面との関係を示す図である。
演算させる2次元2値入力データ101(a,b,c,d,e,f)と
それらの入力データを反転させたデータ(,,,
,,)とをアレイ状に配置させて入力面102とす
る。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between input data and an input surface.
Two-dimensional binary input data 101 (a, b, c, d, e, f) to be calculated and data (,,,
,,) are arranged in an array to form the input surface 102.

このような入力面を2組用意し、第3図に示すように2
組の入力面103,104の一方を90゜回転させた状態で配置
し、ハーフミラー105を用いて重ね合わせると、出力面1
07に2組の入力パターンの重なったパターンが得られ
る。
Two sets of such input surfaces are prepared, and as shown in FIG.
If one of the input surfaces 103 and 104 of the set is placed in a state of being rotated by 90 ° and they are overlapped using the half mirror 105, the output surface 1
In 07, a pattern in which two sets of input patterns overlap is obtained.

第4図に、パターンの一例を示す。第4図(a)に示す
ように、入力面103のデータ108を図中の左上、その反転
データ109を右上、入力面104のデータ110を左下、その
反転データ111を右下とする。第4図(b),(c),
(d),(e)において斜線部分は光の照射されていな
い部分を示し、(b),(c),(d),(e)はそれ
ぞれ入力データ(入力面103,104)が(0,0)、(0,
1)、(1,0)、(1,1)の場合に相当する。
FIG. 4 shows an example of the pattern. As shown in FIG. 4A, the data 108 on the input surface 103 is the upper left, the inverted data 109 is the upper right, the data 110 on the input surface 104 is the lower left, and the inverted data 111 is the lower right. 4 (b), (c),
In (d) and (e), the shaded portions indicate the portions not irradiated with light, and in (b), (c), (d) and (e), the input data (input surface 103, 104) is (0, 0). ), (0,
This corresponds to the cases of 1), (1,0), and (1,1).

この時、マスク106のパターンは、第5図(a)に示す
ように、4個の第1,第2,第3,第4のパターン112,113,11
4,115から構成され、各々の光の透過率を0,1/4,1/2,3/
4,1に変化させることができる。入力データ108,110およ
び109,111のいずれか一方の光が照射されていることか
らマスクパターン112,113,114,115を透過後の光強度は
第1表に示すようにもっとも強いものを100%として、
0,50,75,100%で表される。出力パターン1組の透過光
を集光し、光強度が100または75%の場合に1、0また
は50%の場合に0とすれば、マスクパターンの透過率を
変化させることによって、2組の入力面のデータを入力
とする論理演算を実行できる。
At this time, the pattern of the mask 106 is, as shown in FIG. 5A, four first, second, third and fourth patterns 112, 113, 11
It is composed of 4,115, and the transmittance of each light is 0,1 / 4,1 / 2,3 /
It can be changed to 4,1. Since one of the input data 108, 110 and 109, 111 is irradiated, the light intensity after passing through the mask patterns 112, 113, 114, 115 is 100% as the strongest one, as shown in Table 1.
It is represented by 0,50,75,100%. If the transmitted light of one set of output patterns is collected and the light intensity is 100 or 75%, and 0 is set to 0 or 50%, the transmittance of the mask pattern is changed to set two sets of transmitted light. It is possible to execute a logical operation using the data on the input surface as an input.

例えば、第5図(b)に示すように、マスクパターン11
2,114の透過率1/2、マスクパターン113,115の透過率を
0とすれば、出力面にAND演算の結果が得られる。また
第5図(c)に示すように、マスクパターン112,114の
透過率を0、マスクパターン113,115の透過率を1/2とす
れば、出力面にNOR演算の結果が得られる。このように
マスクの部分的な透過率を0,1/4,1/2,3/4,1に設定する
ことによって、第1表に示す14種類の論理演算を実行で
きる。表中のパターン欄の数字は透過率を表している。
入力する各2次元データに対して第5図に示す4個のマ
スクパターンを組み合わせれば、並列に論理演算を実行
できる。
For example, as shown in FIG. 5B, the mask pattern 11
If the transmittances of 2 and 114 are 1/2 and the transmittances of the mask patterns 113 and 115 are 0, the result of the AND operation is obtained on the output surface. Further, as shown in FIG. 5C, if the transmittance of the mask patterns 112 and 114 is 0 and the transmittance of the mask patterns 113 and 115 is 1/2, the result of the NOR operation can be obtained on the output surface. By setting the partial transmittance of the mask to 0, 1/4, 1/2, 3/4, 1 in this way, 14 kinds of logical operations shown in Table 1 can be executed. The numbers in the pattern column in the table represent the transmittance.
If the four mask patterns shown in FIG. 5 are combined with each input two-dimensional data, logical operation can be executed in parallel.

〔実施例〕 以下、この発明の実施例を説明する。 [Examples] Examples of the present invention will be described below.

第1図は、この発明の光演算法を実現する光演算装置の
一例を示す斜視図である。この光演算装置は、互いに直
行する位置に配置された、例えばLEDなどの高速変調可
能な光源から構成されるアレイ状光源1,2と、これらア
レイ状光源から出射した光束をコリメートするレンズア
レイ3,4と、コリメート光を合波するハーフミラー5
と、例えば液晶TVなどの空間光変調器6と、この空間光
変調器を透過後のパターンの強度を観測する、例えば2
次元CCDなどのディテクタアレイ7と、このディテクタ
アレイによって得られた信号を2値化するA/Dコンバー
タ11とを備えている。アレイ状光源1,2はそれぞれの光
源に電圧を印加する回路より構成される駆動装置8,9に
よってそれぞれ制御され、空間光変調器6は制御装置10
によって制御される。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an optical arithmetic device for realizing the optical arithmetic method of the present invention. This optical arithmetic unit comprises arrayed light sources 1 and 2 arranged at positions orthogonal to each other and composed of light sources capable of high-speed modulation such as LEDs, and a lens array 3 for collimating light beams emitted from these arrayed light sources. Half mirror 5 that combines collimated light with
And a spatial light modulator 6 such as a liquid crystal TV and the intensity of the pattern after passing through the spatial light modulator, for example, 2
A detector array 7 such as a three-dimensional CCD and an A / D converter 11 for binarizing a signal obtained by this detector array are provided. The arrayed light sources 1 and 2 are controlled by driving devices 8 and 9 each of which is composed of a circuit for applying a voltage to each light source, and the spatial light modulator 6 is controlled by a control device 10.
Controlled by.

以上の構成の光演算装置において、アレイ状光源1,2を
点滅させる入力データは、駆動装置8,9によって制御さ
れる。アレイ状光源1,2から出射した光束は、レンズア
レイ3,4によってコリメートされる。これら複数のコリ
メート光はハーフミラー5によって合波され、空間光変
調器6を透過する。制御装置10によって空間光変調器6
の開口を論理演算の種類によって定められた位置に置く
ことにより、所望の演算を実行できる。空間光変調器6
を透過した光は、ディテクタアレイ7によって受光さ
れ、A/Dコンバータ11によりディジタル化して2値化す
る。以上のようにして、所望の論理演算を実行すること
ができる。
In the optical arithmetic device having the above configuration, input data for blinking the arrayed light sources 1 and 2 are controlled by the driving devices 8 and 9. The light beams emitted from the arrayed light sources 1 and 2 are collimated by the lens arrays 3 and 4. The plurality of collimated lights are combined by the half mirror 5 and transmitted through the spatial light modulator 6. The spatial light modulator 6 by the controller 10
A desired operation can be executed by placing the opening of the above at a position determined by the type of logical operation. Spatial light modulator 6
The light transmitted through is received by the detector array 7, digitized by the A / D converter 11, and binarized. As described above, a desired logical operation can be executed.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上詳述したように、この発明の光演算法を用いること
により論理演算を並列高速に実行できる。
As described above in detail, logical operations can be executed in parallel and at high speed by using the optical operation method of the present invention.

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

第1図は、この発明の実施に用いられる光演算装置の一
例を示す斜視図、 第2図は、入力データと入力面の関係を示す図、第3図
は、光演算法の原理を説明するための図、 第4図は、出力パターンを示す図、 第5図は、マスクパターンを示す図である。 1,2……アレイ状光源 3,4……レンズアレイ 5……ハーフミラー 6……空間光変調器 7……ディテクタアレイ 8,9……駆動装置 10……制御装置 11……A/Dコンバータ 101……入力データ 102,103,104……入力面 105……ハーフミラー 106……マスク 107……出力面 108……入力面103のデータ 109……入力面103の反転データ 110……入力面104のデータ 111……入力面104の反転データ 112……第1のパターン 113……第2のパターン 114……第3のパターン 115……第4のパターン
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an optical arithmetic device used for implementing the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a relationship between input data and an input surface, and FIG. 3 is a diagram explaining the principle of the optical arithmetic method. FIG. 4 is a diagram showing an output pattern, and FIG. 5 is a diagram showing a mask pattern. 1,2 …… Array light source 3,4 …… Lens array 5 …… Half mirror 6 …… Spatial light modulator 7 …… Detector array 8,9 …… Driving device 10 …… Control device 11 …… A / D Converter 101 …… Input data 102,103,104 …… Input surface 105 …… Half mirror 106 …… Mask 107 …… Output surface 108 …… Input surface 103 data 109 …… Input surface 103 inverted data 110 …… Input surface 104 data 111 ... Inverted data on the input surface 112 ... First pattern 113 ... Second pattern 114 ... Third pattern 115 ... Fourth pattern

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の入力信号と前記複数の入力信号を反
転せしめた信号とを形成し、 前記入力信号によって発光する第1の光源と前記反転せ
しめた信号によって発光する第2の光源を複数組対にし
て配置して、発光第1面とこの発光第1面と同一の構造
を持つ発光第2面とを構成し、 発光第1面からの発光パターンと発光第2面からの発光
パターンとを、発光第1面の第1の光源および第2の光
源から出射した光と発光第2面の第1の光源および第2
の光源から出射した光とが隣接するように重ね合わせ、 発光第1面の第1の光源から出射した第1の光と発光第
1面の第2の光源から出射した第2の光と発光第2面の
第1の光源から出射した第3の光と発光第2面の第2の
光源から出射した第4の光のそれぞれの透過率を独立に
変化させて、第1,第2,第3,第4の光の強度を変化せし
め、 光強度変化後の第1,第2,第3,第4の光を合波せしめて得
られる出力パターンの強度を光電変換して信号を2値化
し、 前記複数の入力信号に対する論理演算を空間的に並列に
実行することを特徴とする光演算法。
1. A plurality of first light sources that form a plurality of input signals and signals obtained by inverting the plurality of input signals, and a plurality of second light sources that emit light by the input signals and second light sources that emit light by the inverted signals. The light emitting first surface and the light emitting second surface having the same structure as the light emitting first surface are arranged in pairs to form a light emitting pattern from the light emitting first surface and a light emitting pattern from the light emitting second surface. And light emitted from the first light source and the second light source on the light emitting first surface and the first light source and the second light on the light emitting second surface.
Light emitted from the first light source on the first surface and the second light emitted from the second light source on the first surface are emitted. The respective transmittances of the third light emitted from the first light source of the second surface and the fourth light emitted from the second light source of the light emitting second surface are independently changed to change the first, second, and By changing the intensity of the 3rd and 4th lights and combining the 1st, 2nd, 3rd, and 4th lights after the change of the light intensity, the intensity of the output pattern obtained by photoelectric conversion is converted into a signal of 2 An optical arithmetic method characterized by performing binarization and spatially performing logical operations on the plurality of input signals.
JP62061184A 1987-03-18 1987-03-18 Light arithmetic Expired - Lifetime JPH0711652B2 (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5958422A (en) * 1982-09-28 1984-04-04 Yoshiki Ichioka Parallel optical logical operating method

Patent Citations (1)

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JPS5958422A (en) * 1982-09-28 1984-04-04 Yoshiki Ichioka Parallel optical logical operating method

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