JPH10502182A - ホログラフィ・ニューロチップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、各ホログラムと共に光学的経路でネットが形成されている光・電子集積回路に関している。各光源、各検出器、又は、その他の各光・電子構成素子のできる限り高い各集積密度用の光学的装置構成は、回路の、これらの各構成素子の幾つかから送出されて、１つ又は複数のホログラム及び選択的に付加的に各光学レンズによって回路上に点鏡面状に反射されて、１つ又は複数回、ホログラムによって決められた強度で反射され、反射された光は、部分的に、又は、全部が各構成素子に入射する。これらの各構成様式を複数回該チップの内部で構成して１つのチップを形成することもできる。このチップの表面上には、各光源（２）が設けられており、該各光源は、光透過基板を通って下方に照射される。このチップの裏面上には、ホログラム（４）が設けられており、このホログラムは、各光源の点鏡面状に反射された各結像（３）を各基板前面上に形成し、その際、そこに、光を下から受光することができる各検出器が設けられている。図６は、本発明の特徴を最も良く示す。

Description

【発明の詳細な説明】 ホログラフィ・ニューロチップ 本発明は、光・電子集積回路（１）に関し、この光・電子集積回路は、光パタ ーン（２）を発生し、その際、光ビームは、光・電子集積回路の固有の各光能動 構成素子から放射され、光・電子集積回路の固有の各光能動構成素子を通過し、 乃至、光・電子集積回路の固有の各光能動構成素子によって反射される。 公知のように、従来技術の光・電子回路は、各光源と各検出器との所定の装置 構成が光学的に相互にネットワーク構成されており、その際、多数のホログラム 又は単一ホログラムが使用されており、しかし、その際、各光源と各検出器相互 の最適な装置構成については考慮されていない。各光源と各検出器とが集積化さ れて構成されていて、従って、各光源と各検出器の各大きさと各間隔が、使用さ れている光の数波長分である場合には、この方法は失敗する。 本発明の課題は、各光源と各検出器とを１基板上に最適に装置構成し、それに より、このように、各ホログラムと光学的にネットワーク構成された各光・電子 回路をできる限り高集積化することができるようにすることを提案するものであ る。 この課題は、本発明によると、光パターン又は該光 パターンの部分は、１つ又は複数のホログラム（４）及び選択に応じて付加的に 光学レンズ（５）によって前記光・電子集積回路に反射され、該反射は、場合に よっては結像誤差によって歪まされて、前記１つ又は複数のホログラムによって 決められる各強度で、点鏡面状に１回又は複数回反射されるように行われ（３） 、前記反射された光パターンは、部分的に又は全体的に前記光学的に活性な各構 成素子、例えば、各光検出器及び／又は各光変調器に入射して、前記パターンの １つ又は複数の各点から送出された各光強度を結合することができるように構成 することによって解決される。 本発明は、更に、基板上に構成することができ、その際、基板上にレーザダイ オード又は光ダイオードが設けられており、このレーザダイオード又は光ダイオ ードは、光を基板の上側又は基板を通して下側にビーム照射する。付加的に、基 板に集積化された電気−光学光変調器を設けることができ、この電気−光学光変 調器は、ホログラム又はレンズによって焦点を結ばれたレーザ光を変調する。基 板から上側又は下側に送出された光分布は、光学レンズ及びホログラムによって 、又はホログラムによってのみ点鏡面状に数回反射されて、相互にシフトされて 基板の上側面上で又は基板を通って基板の下側面上で所望の強度で結像される。 更に、基板上の所定の各位置に各検出器が設けられて おり、この各検出器は、上から入射した光、又は、基板を通って下から入射した 光を受光し、その際、この光は、数回、各構成素子によって変調することができ 、その際、数回ホログラムによって反射される。付加的な各機能は、更に、基板 上に設けられた電気回路によって構成することができる。 本発明の、変形実施例では、各画像形成ホログラム及び各光学レンズを基板面 上又は基板内に設ける際に、特に小型にすることができる。更に、各画像形成ホ ログラム及び各光学レンズを、基板の前側又は裏側上に取り付けられた光透過層 上又は光透過層内に設けることによって、ネットワーク形成される。不所望な光 ビームは、各シャッタによって除去することができ、この各シャッタは、例えば 、エッチング処理によって基板内又は基板に取り付けた各層上に形成される。付 加的に、そのような複数の光学−電気回路をサンドウィッチ構造形式で結合する ことができ、各ホログラム又は各光学レンズは、光を一方の回路面から他方の回 路面に投影する。 光学的に制御可能な各光源及び各変調器は、各ＳＥＥＤ−（self electroopti c effect device）−構成素子（自己電気光学効果デバイス乃至光双安定素子） を基板上に設けて、この各構成素子が、その状態を選択的に、電気的又は入射光 によって変えることができるようにすることによって構成することができる。 ニューラルネットは、規則的な光分布を、繰り返し回路に反射し、その結果、 各光点の近傍にそれぞれ他の光点が結像されるようにして構成することができる 。ベクトル−マトリックス−乗算器は、マトリックス状、行状、又は、列状の各 光分布（マトリックス状、行状、又は、列状の各光検出器群で繰り返し反射され る）によって形成される。 本発明について、以下、図示の実施例を用いて詳細に説明する。 本発明では、ホログラムの概念は、あらゆる種類の光回折構造体に使用され、 この光回折構造体は、入射波面を変化させて、各光点の結像が、この光回折構造 体だけによって、付加的な各レンズ乃至付加的な各鏡を用いて形成されるように ようにし、その際、回折は、振幅、位相、偏光、又は、これらの組合せを局所的 に変えることによって形成される。殊に、光回折構造体としては、線格子、フィ ルムホログラム、位相格子、フレネルレンズ、多層ホログラム、厚ホログラム乃 至体積ホログラムを挙げる。このホログラムは、フィルタ又は偏光子として構成 してもよく、その際、所定の各波長又は各偏光方向の場合でのみ、各結像が形成 される。更に、ホログラム自体は、その表面に反射層が設けられている場合、鏡 として作用する。更に、ホログラムが変調作用を有する、即ち、ホログラムの各 結像の強度を変えることができるようにすることもで きる。そのための１手段としては、電気−光学的結晶又は液晶（その電気磁気的 特性が電界に依存して変化する）がある。電極構造を用いて、光回折構造体を形 成することができる。各結像形成用の、上述のホログラムの計算及び製造は、公 知技術である。レンズが使用されない場合、各結像構造体は各円形体から形成さ れる。結像用レンズが使用される場合、各構造体は、各直線体から合成される。 図１には、３つの光源（２）を有する基板（１）が示されており、その光源の 光は、反射ホログラムによって繰り返し基板に導かれ、その際、各光源（種々異 なった強度を有することができる）の点鏡面状に反射された各結像（３）が形成 される。各光源は、図１では、黒色で示されており、その結像は、種々異なるグ レイ値を有している（各結像に対して種々の強度にすることができるということ を示すため）。各光源自体が、種々の強度を有することもできる。そうすること によって、結像の各光スポット内に、対応の光源の強度と、ホログラムによって 決められる乗算係数とから合成された光強度が生じる。種々の光源の光スポット と種々の結像の光スポットとを重畳することもでき、それにより、各結像強度が 加算される。この特性によって、光を１つの検出器に集めることができ、その全 強度は、重み付けされた各光源強度の加算から合成される。このような特性を用 いると、高いネットワーク 効率でネットを構成することができる（特に、ニューラルネットの場合に構成さ れる）。各ネット端部の各重み付けは、この実例では、正であり、ホログラムに よって固定して行われる。更に、任意の各論理結合素子を、この方法を用いて形 成することができる。ｎ個の同じ光源から、ｎ個の、点鏡面状に反射された各結 像（同一強度）が形成され、その際、１つの光検出器において全部でｎ個の、光 源の結像が投射されるように形成される。そのようにして、この検出器には、各 光源の各光強度の総和に比例する光強度が生じ、この各光源がオンオフされる場 合、２進数が示される。この検出器の後ろに接続された閾値論理回路によって、 光源が一つだけスイッチオンされた場合に限って１が形成されるように閾値が低 く選定された場合、論理ＯＲが構成され、或いは、全ての光源がスイッチオンさ れた場合に限って１が形成されるように閾値が高く選定された場合、論理ＡＮＤ が構成される。従来の電子インバータを用いて、各論理結合素子を構成すること ができる。 図２には、基板（１）が、ホログラム（４）及びレンズ（５）と一緒に示され ており、その際、基板の表面は、レンズの焦点面に位置している。このレンズは 、基板の光源の空間的フーリエ変換像を形成する。このホログラムは、この場合 、各格子線の重畳から形成されており、この格子線は、波面がレンズによって再 度フーリエ変換された場合、基板上の結像に相応する波面を形成する。このホロ グラムは、レンズの直ぐ後ろに配設してもよく、その結果、口径食効果を、でき る限り僅かにすることができる。 図３には、基板（１）が、ホログラム（４）と一緒に示されており、このホロ グラムは、各結像をレンズを用いないで直接形成する。この場合、ホログラムは 、基板に各結像を形成する各回折レンズの重畳から形成され、その際、この各回 折レンズは、相互に相応にずらされている。 各光源の繰り返し結像の利点は、光学系を高開口で使用することができる点に ある。それにより、各回折効果によって形成される結像誤差が特に小さくなり、 各集積回路を基板として使用することができるようになる。欠点としては、使用 されない各光点が形成されることがあるという点を挙げることができる。光学ネ ットの質にとって重要なファクタは、結像の直径と各光点の直径との比の２乗か ら生じる空間帯域幅積である。高開口により、各光点が特に小さくなり、例えば 、歪みのような、別の結像誤差を補償し、且つ、非球面に研磨されたレンズを含 むことができる合成レンズ系を使用することができ、直径１０ｍｍ以上の各半導 体チップをネットワーク構成することができる。ホログラムとしては、２進及び マルチレベル位相ホログラムを使用してもよい。通常のホログラム及び２進位相 ホログラムの場合、常に２つの結像が形成されるという点に考慮する必要がある 。以下、この作用を利用する実例を挙げて説明する。 各光源として各半導体レーザダイオードを使用する場合、放射される波長を変 えることができる点について考慮すべきである。厚、多層ホログラム又は体積ホ ログラムを用いると、波長の変化の際、結像を極めて一定に保持することができ るようになる。レンズを用いない場合、ホログラムの結像誤差は、そのような手 段によっても補償することができる。 単色平行レーザ光の場合、ホログラムは、基板上に各光点を形成するために使 用される。図４では、平行レーザ光が、ホログラム（４）及びレンズ（５）によ って基板（１）上に焦点を結ばれる構成が示されている。各光点がある位置には 、各光・電子構成素子があり、この各光・電子構成素子は、その各反射特性を変 えることができ、例えば、多重量子井戸multiple quantum well構成素子である 。それにより、光は、この各位置によって制御されてホログラムの方に反射され 、このホログラムから、これまでのように、基板上に反射される。このホログラ ムは、その内の一部分が透過方式で作動し、他の部分が反射方式で作動するよう に構成されている。光が透過する領域によって、基板に各光点が形成され、光が 反射される領域によって、この各光点の点鏡面状反射結像が形成される。 図５には、レーザ光が、基板（１）の裏側から入射する変形実施例が示されて いる。基板の後ろに、ホログラム（６）及びレンズ（７）（基板上に焦点形成す る）があり、その際、この各位置で、基板は、光透過性である。基板には、各光 点の位置に、各光・電子構成素子があり、この各光・電子構成素子は、その伝達 特性を変えることができ、例えば、多重量子井戸multiple quantum well構成素 子である。それにより、制御された各光源が形成され、その光は、これまでのよ うに光学的に更に処理することができる。図４及び５に示された変形実施例では 、各回折レンズからなる各ホログラムを用いてのみ構成することもできる。光が 前方のホログラムによって反射された場合、光を、再度各伝達構成素子を用いて 変調し、後方のホログラムによって、図４の実施例の場合のように、基板上に反 射される。その際、各検出器は、光を基板の裏側から受信することができるよう に構成する必要がある。レーザ光は、この実施例の場合、前方から入射されるよ うにすることもできるが、その際には、基板を２回通り、前方ホログラムによっ て反射される。この場合、前方からの光を受信する従来慣用の検出器が必要であ る。レーザ光によって、前方及び後方から照射される変形実施例もあり得る。光 ビームを２回変調することによって、各ネット端部での重み付けを可変にするこ とができる。 図６には、図３の構成を複数回チップの内部に形成したチップが示されている 。このチップの表面上には、各光源（２）があるが、この光源は、基板を通って 下側にビーム照射する。このチップの裏面上に、ホログラム（４）があり、この ホログラムは、各光源の各点鏡面状反射結像（３）を基板前面上に形成し、その 際、その基板前面上に、光を下側から受信することができる検出器が設けられる 。この構成の前提は、使用された光に対して基板が透過性であるということであ る。この構成によって、ニューラルネットにも使用される閾値論理の原理に基づ く各論理回路を構成することができる。各結像は、一つの検出器において、全光 点が相応に重み付けされて一回結像される毎に形成される。負の重み付けも必要 である場合には、この方法を２回用いる必要がある。各検出器の測定結果は、各 電子回路によって更に処理され、その際、負の結果が正の結果から減算され、比 較器によって、この結果が供給される。閾値論理回路を用いて、全論理演算を実 行することができる。更に、そのような回路を容易に複数回チップに形成するこ とができる。と言うのは、同一ホログラムを複数論理素子に使用することができ るからである。チップの裏面と前面との間隔によって、ホログラムがどの程度の 大きさであるのかが決められる。小さな画像領域しか所望でなく、チップの表面 を最適に使用したい場合には、前面と裏面との間隔を 短縮する必要がある。この場合、例えば、エッチング技術を使用することができ る。それぞれのホログラム間のエッチングされたウェブは、それぞれの領域間の クロストーク（干渉）を阻止するために使用することができる。このウェブは、 前面からエッチングすることもでき、裏面からエッチングすることもでき、その 際、裏面からエッチングされたウェブは、前面上の電子回路用の面を使用しない で済むという利点がある。このホログラフィニューロチップの場合も、ホログラ ムによって焦点を結ばれるレーザ光及び伝達特性を変えることができる各構成素 子を、制御可能な各光源を形成するために使用することができる。この場合、レ ーザ光は、前方から到来し、各伝達構成素子上に焦点を結ばれる。この際、レー ザ光は、基板内に浸透し、場合によっては、各マイクロ回折レンズによって拡張 することができる。別の光学的ビーム経路は、恰も、光源がチップの所に直接設 けられているかの如く形成される。このチップは、裏面から照射することもでき 、その際、それぞれの領域は、図４の構成に相応している。このホログラムは、 光を裏面から前面にある各構成素子上に焦点を結ぶ。この各構成素子は、その反 射特性を変えることができ、光を制御してホログラム上に反射することができる 。更に、光を変調して透過し、この変調された光を別のシーケンスでホログラム によってチップ上に反射する各構成素子を使用するこ ともできる。このチップ上で、光は、検出され、又は、変調を行う構成素子を通 して入射され、チップの裏面のホログラムによって前面に反射される。更に、光 は、図５に示されているように、裏面からチップ表面上に焦点を結ばれ、このチ ップ表面上で、選択的に変調され、チップ裏面のホログラムから前面に反射され る。光を２回変調することによって、ネットが各可変端部を有するように形成す ることができる。更に、別のホログラムを支持している透明層をチップ上に設け ることができる。このチップは、裏面上に各電子回路を有し、前面上にホログラ ムを有することもでき、この構成をサンドウィッチ状に構成することができ、そ の際、ホログラムは、それぞれの層間で光を伝送することができる。 図７には、上述の構成を用いて、基板上にニューラルネットを形成することが できる実施例が示されている。光源（２）は、丸く示されており、検出器（８） は、方形で示されている。各光源には、大文字が配属されており、検出器上の対 応の各結像には、相応の種々の形の文字の小文字が配属されている。文字の種類 は、全光源の結像に対して同じである。各光源は、この実施例では、９回基板上 に点鏡面状に反射して結像され、その際、対称の中心（９）は、正確に基板の中 心に位置している。この結像は、例えば、２進位相格子ホログラム及びレンズを 用いて形成することができ る。０次の結像（１０）は、一回しか生じず、太下線で示されている。１次の他 の全結像（１１）は、０次の結像に対して対称である。２進位相格子の場合、１ 次の第２の結像が常に形成され、この第２の結像は、１次の結像と全く同じよう に、０次の結像から、別の方向でのみ、かなりずらされている。この特性は、こ の実施例では、所望である。この実施例では、各光源のそれぞれの光点は、全て 光源の近傍に形成されている。それにより、各強度値が各光源の近傍に伝送され るようにすることができ、従って、完全にネットワーク構成されたニューラルネ ットを構成することができる。各重み付けは、この実施例では、電子的に評価さ れ、その評価から形成された各値は、電子的に加算されて、その結果は、非直線 的に評価され、それぞれの光源に転送される。この実施例では、ネットワーク構 成は、単に光学的に行われ、計算は、アナログ及び局所的に実行される。デジタ ルネットを形成することもでき、その際、複数光源及び検出器は、ディジタル数 を表す各群に一緒に統合される。図１１には、光コンピュータの、そのようなデ ィジタル変形実施例が示されている。 図８には、図７と同様の変形実施例が示されている（但し、加算が光学的に実 行される）。セル毎に、この実施例では、８個の光源（２）及び２つの検出器（ ８）が設けられており、それにより、負の重み付けを 考慮するすこともできる。各光源の９回の投影は、左上の光源“Ａ”の結像によ って、小さなａが位置している個所が一義的に決められる。各セルは、他のセル （１２）又は同じセル（１３）に配属された各光源を有しており、その際、負の 各値及び他の正の各値が伝送されている。各検出器は、配属された各セルに対す る光、及び所属の極性の光を収集するようにずらされて配列されている。その最 終結果は、両検出器の電子的減算によって形成される。図７及び８の両変形実施 例を結合することもでき、その結果、乗算も加算も光学的に実行される。光は、 この場合、各セルから送出され、図７のように、各セルに入射し、その際、各検 出器の代わりに、そこには、各光・電子構成素子を設けることができ、この各光 ・電子構成素子は、その反射特性を変えることができ、その各光・電子構成素子 で、制御されて反射し、図８のように、再び検出器に入射する。極性は、この場 合も、数回実行することによって考慮する必要がある。 図９には、各ベクトルを２つのステップでアナログ的に加算するベクトル加算 器が示されている。各ベクトルは、各光源（２）で形成され、その際、各光源列 は、１ベクトルを示す。各ベクトルの加算は、２つのステップで行われる。先ず 、除算結果が、そのために設けられた検出器（１４）内に集められる。そのため に、各光源の各結像（１５）は、装置構成の中間点で ある対称中心（９）に対して３回、１セルだけ左側及び右側にシフトされている 。このシフトは、光源“Ａ”の、小文字“ａ”によって示されている領域内への 結像によって示されている。６個乃至１３個のセルだけ左及び右側にシフトされ ている更に別の結像（１６）もある。この各シフトは、各除算結果を全結果（１ ７）の各検出器内に集めるのに役立つ。第１ステップでは、各除算結果の検出器 に対して隣接している各内部光源（１８）は、利用されない。と言うのは、さも ないと、その各強度が不所望な検出器に受け取られてしまうからである。その際 、各除算結果は、中点に対して点鏡面状に反射して除算結果検出器（１４）に形 成される。それから、この各結果は、内部で隣接する光源列（１８）に転送され 、それから、この結果は、中間の検出器列に形成され、その際、ここでも点鏡面 状反射が行われ、それにより、この結果は、元のベクトルと同じ方向になる。２ 回加算することによって、過多に各結像（その際には、相応して光が弱い）を形 成する必要はなくなる。図１０には、同様の変形実施例が示されており、その際 、光が再び各光源に入射するのが阻止される。その際、各光源は、２つのセルだ けシフトされているが、光は、奇数セル数だけシフトされており、従って、光は 、検出器（８）に入射する。反射する各構成素子を使用する場合には、利点とな ることがある。更に、各セル間の各回折効果によるク ロストーク（干渉）が阻止される。図１１には、光学的加算装置のディジタル変 形実施例が示されている。この数は、この実施例では、４×４の大きさの光源領 域（１９）によって表されている。そこでは、１６ビットの長さの数又は２つの ４ビットの長さの数の乗算の除算結果を示すことができる。この各除算結果は、 一方の数の各位置を他方の数の他方の位置と乗算することによって形成される。 その際、中間検出器ストライプ（２０）では、各強度値が形成され、各強度値は 、アナログ−ディジタル変換器によって評価することができ、それから、最終結 果を得るために、その位置値に応じて一緒に加算される必要がある。この方法に よって、ベクトルマトリックス乗算器を構成することができる。 図１２には、置換されたマトリックスをベクトルと乗算することができる光学 的計算装置が示されている。それは、結像が左右方向のみならず、上下方向にも シフトできるようにして達成される。そうでなければ、この計算装置は、上述の 実施例のように構成される。点鏡面状反射された除算結果は、そのために設けら れた検出器（１４）に形成され、各最終結果は、真ん中の各検出器（１７）に集 められる。各ベクトル要素と、各セル毎に記憶されている各マトリックス要素と の乗算は、各セル毎に局所的に行われ、部分的に光学的に行うこともでき（図１ ３）、その際、そのための ホログラムは、基板の裏側上に設けることができる（図６に示されているように ）。この計算装置の利点は、ニューラルネットのモデルに良好に適している点に ある。バックプロパゲーションアルゴリズムが用いられる場合、各データベクト ルは、例えば、垂直に形成され、差ベクトルは、水平に形成される。この各ベク トルは、電気的に、垂直および水平に延在している各線路によって各セルに形成 することができ、又は、光学的に上述と同様の方法を用いて行うことができる。 この場合、相応の検出器を各セルに設ける必要がある。それと同時に、各データ ベクトルと各差ベクトルとの外積は、学習ルールに応じて、各マトリックス要素 を変更するために必要であり、その際、その結果は、再びマトリックスであり、 このマトリックスは、各セル毎に局所的に評価され、所属のマトリックス要素に 加算することができる。多層ネットの場合、そのような複数装置構成をカスケー ドにすることができる。 図１３には、マトリックス状の中間結果の様子が示されており、この中間結果 は、一方の数の各桁が他方の数の他方の桁と乗算され、光学的方法によって評価 することができる。マトリックス状の中間結果は、各数の桁数に応じてその度に １セルだけ対角線方向にずらされて重畳される。図１３では、このことが、左下 隅が“ａ”で示されているようにして表わされている。その際、真ん中の行又は 列（１２）内には、アナロ グ−ディジタル変換器によって評価される全結果が形成され、その際、この数は 、電子的にその桁に応じて加算される。 以下のようにして、不所望な結像の問題が解決される。各画像形成素子として 各ホログラムを用いることによって、回路の機能に寄与しない各光ビームを形成 することができる。図１４には、光学軸（２４）を中心にして直接点鏡面状反射 された各投影（２２）に対して同じ間隔だけ、相互に逆方向にずらされた２つの 光源の結像を含む光パターンが示されている。光源の直接点鏡面状反射された各 投影（２２）は、０次の結像と呼ばれ、他の両投影は、１次の結像と呼ばれる。 付加的に、高次の各結像（２３）が示されており、この各結像は、０次の結像か ら、１次の各結像の間隔の整数倍ずれている。しかし、この場合、この各結像は 、不所望であり、回路が位置している基板（１）上には、投影されないのである 。レンズによってフーリエ変換された光ビームの振幅だけが減衰される（例えば 、フィルムホログラム）、又は、この光ビームの位相だけを変える（例えば、２ 進又はマルチレベル位相格子）ホログラムが用いられた場合に、図示の光パター ンが形成される。殊に、各ホログラムを用いる際、光が、種々異なる２つの形式 でしか変調できない場合には高次結像が形成される。例えば、ホログラムが位置 に依存して光を反射したり反射しなかったりする場合 であり、又は、ホログラムが位相を位置に依存して０度又は１８０度回転する場 合である。上述のホログラムは、裏側上で鏡面反射される必要があるか、又は、 ホログラムの後ろに鏡を設け、それにより、各光ビームは、回路に反射される。 更に、ホログラムを、鏡表面が、パターン、例えば、点格子を形成するようにエ ッチングされた鏡によって構成することもでき、その際、エッチング領域は、各 光ビームを反射しない。 図１５には、図１４に記載した基板（１）が、ホログラム（４）及びレンズ（ ５）と共に示されており、その際、基板の表面は、レンズの焦点に位置している 。このレンズは、基板の各光源の空間フーリエ変換像を形成する。ホログラムは 、この場合、直線格子から形成され、この直線格子は、このホログラムが、レン ズによってフーリエ変換される際に基板上の各結像に相応する各波面を形成する 。この実施例では、比較的高次の不所望な結像が回路上に投影される。その各光 ビームは、付加的にシャッタによって遮断することができ、従って、隣接各回路 に照射されない。０次の結像は、この実施例では、回路上に位置している。光学 軸（２４）が、非対称に配置されている場合、０次の結像を回路から離すことも できる。不所望な各結像を、１次の所望の結像を相応の大きな間隔だけずらすよ うにして常に離すこともできる。その結果、その他の各結像を、逆方向の２倍又 は複数倍の間隔だけずらし て、最早妨害の影響を及ぼさないようにされる。更に、高次の各結像を他の投影 の１次の各結像と一致させて、ホログラムの展開の際に、それらの強度を考慮す る場合には、最早妨害の影響を及ぼさないようにすることができる。付加的に、 不所望な各結像は、既に投影された各結像の投影によって形成され、この各結像 は、各光検出器及び各光点が形成される他の位置が光吸収されるように構成する ことによって抑圧される。 他の手段としては、図１６に示されたような、不所望な各光源をフィルタ除去 することができる各偏波器を設けることもできる。図１６では、基板に光源（２ ）が設けられており、この光源の光は、相互に垂直な２つの直線格子から形成さ れているホログラム（４）を用いて、複数回基板（１）上に反射され、その際、 直線格子の前に２つの偏波器が設けられ、その偏波方向は、相互に垂直である。 それにより、直線格子を形成する各光点の光が、他の直線格子によって反射され るのが阻止される。０次の結像では、両偏波方向が現れる。他の各結像では、そ れに所属の偏波器の結像だけである。図１７には、複数の部分ホログラム（２５ ）が使用されている変形実施例が示されており、その際、この各部分ホログラム の前にフィルタ、偏波器又は変調器を設けることができ、それにより、種々異な る波長又は種々異なる偏波方向の各光源の光が種々異なって偏向され、従って、 各結合を変調器を用いてオ ンオフし、又は、重み付けすることができる。この変形実施例の欠点としては、 各部分ホログラムの開口が相応して小さくなり、従って、各光源及び各検出器の 積分密度は、図１５の変形実施例の場合程高くすることができない。この欠点は 、図１８のように、各ホログラム（２６）を順次連続して配列するようにしてな くすことができる。各ホログラムは、この場合自体では、フィルタ材料又は偏波 材料から形成する必要があり、その際、この各ホログラムは、光を位置に依存し てフィルタリング乃至妨げずに透過するか、又は、位置に依存して偏波乃至妨ず に透過する。更に、変調器は、ホログラムとしても作用する必要がある。それは 、ポッケルスセルの解析器をホログラムとして構成することによって達成するこ とができ、その際、この解析器は、偏波器によって偏波されて、電気光学的結晶 によって偏波方向が変調された光ビームを位置に依存して減衰又は妨げずに通過 させる。その際、電気光学的結晶に電圧を印加することによって、このホログラ ムをオンオフすることができる。他の手段としては、変化することができるホロ グラムを、電気光学的結晶上に演算形式の電極構造を形成して、この電極構造体 上に電圧パターンを印加するようにして、種々異なる各ホログラムを電気光学効 果を用いて形成するように構成するのである。電極構造体自体によって、当然、 ホログラムも形成されるが、その１次の各結像が回路 上に投影されるように、演算形式の構造体の位置周波数を高く選定することがで きる。このホログラム変調器の利点は、そのように順次連続して複数配設するこ とができる点にある。 図１９には、比較的高次の不所望な各結像が回路上に結像されないベクトル加 算器が示されている。このベクトル加算器は、各ベクトルを２つのステップで図 ９の変形実施例と同様に加算する。先ず、回路の両半部の除算結果は、対称中心 から左右方向で、そのために設けられた検出器（２７）に集められる。そのため に、左方向に２つシフトされた、小さな“ａ”で示された結像及びそれに対して 対称的な右方向に２つシフトされた結像（図示していない）がある。点鏡面状反 射では、０次の結像の場合、左の光源（２８）の光は、右にずらされており、及 び逆である。大文字“Ａ”で示されている光源は、右に小文字“ａ”が位置して いる箇所に投影される。０次の結像の投影位置には、光学的構成素子は設けられ ておらず、その際、この位置は、フィルムホログラムを用いた場合、吸収される ように構成する必要があり、それにより、妨害作用を及ぼす各結像が、そこから 送出することができないようにすることができる。２進又はマルチレベルホログ ラムを用いて、０次の結像を抑圧することができる。その際、シフトにより、各 ベクトルが同じ面に位置し、その面から各ベクトルが放射され、ここでは、その 各要素が逆に配列されているにすぎない。シフトは、２次の各結像が回路に複数 入射するような大きさである。各検出器には、その際、中間結果が集められる。 この中間結果は、続いて、外側の各光源（２９）に形成され、それから、各シフ ト（“ｂ”で示されている）によって、外側検出器ストライプに集められる。０ 次の結像がある場合、この演算の左右部分は、順次連続して構成される必要があ り、それにより、両演算は、相互に影響を及ぼすことはない。その際、最終結果 は、両中間結果の電子的加算によって外側検出器ストライプ（３０）に形成され る。 図２０には、ニューラルネットに適した図１２と同様な光学的演算装置が示さ れてる。計算は、この実施例では、１ステップでは、それぞれ３つのシフトが左 右上下方向に行われる。この各シフトは、２つの直線格子によって形成され、こ の直線格子は、通常のように順次連続して形成されており（図１６）、相互に垂 直方向の各偏波器が設けられている。各マトリックス要素は、各ベクトルに対し て点鏡面状に反射されて配列されている。それぞれのセルの場合、吸収される領 域（３１）は、０次の結像に対して設けられている。各セルには、電子的乗算器 、電子的加算器及びメモリが設けられている。乗算器は、外積の算出用及び各ベ クトル要素を各マトリックス要素に乗算するのに使用される。加算器は、学習ル ールに応じて外積の結果を 各マトリックス要素に対して加算する。外積の形成のために、各ベクトルは、両 光源ストライプ（３２）に形成され、その各要素は、相応の各検出器に点鏡面状 に反射されて、且つシフトされて受信される。ベクトル−マトリックス−積又は ベクトル−変換マトリックス−積の形成のために、ベクトルは、両光源ストライ プ（３２）に形成され、光学的に各セルに伝達される。そこでは、各マトリック ス要素との乗算が行われ、その結果は、マトリックス光源（３３）に形成される 。光学的加算によって、その結果は、他の光源ストライプに配属されている検出 器ストライプ（３４）内にある。この実施例では、比較的高次の各結像は、作用 を及ぼさない。と言うのは、１次の他の各結像と一緒に生じるか、又は、回路上 に投影されないからである。この装置構成の利点は、例えば、バックプロパゲー ション−アルゴリズムの学習ルールを局所的に使用することができ、その際、そ れぞれの各マトリックス要素が各線路によって外部から応動されるようにする必 要はないという点である。この装置構成は、デジタル的に構成することもでき、 その際、各要素は、複数光源によって表され、極性は、正又は負の数を別個に処 理することによって考慮することができる。 図２１には、ベクトルマトリックス乗算器が示されており、これは、３桁の２ 進数を処理することができ、図１３に示されているような各光源（３５）で表さ れている各マトリックス要素でのビット形式の乗算の中間結果も各マトリックス 要素自体も加算することができる。この変形実施例は、特に、高速ベクトルマト リックス乗算用に適している。このマトリックスが既に記憶されている場合、乗 算は、所定１ステップ内で各位置で実行することができる。加算は、光学的に行 うことができ、各検出器（３６）での結果の評価は、各結果ベクトル要素毎に実 行する必要がある。ここでも、比較的高次の各結像が、妨害作用を及ぼさないよ うにすることができる。 先行の各実施例全ての場合、表記の誤差は、検出器及び変調された各構成要素 のシフトによって、補償することができる。そのために必要な場所は、チップの 設計の際、考慮する必要がある。検出器を十分に大きくする必要がある。それに より、全小円形状回折光を検出でき、干渉現象（とりわけ、コーヒレントなレー ザ光及び複数結像の加算により検出結果が誤ることがある）を生じることもない 。ＳＥＥＤ(self electrooptic effect device)各構成素子（光双安定素子）も 使用することができ、その状態は、光学的に変わることがあり、記憶することも できる。紹介されたチップは、アナログにもディジタルにも作動することができ 、その際、２進数系しか使用できないわけではない。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年９月１７日 【補正内容】 明細書 ホログラフィ・ニューロチップ 本発明は、光・電子集積回路（１）に関し、この光・電子集積回路は、光パタ ーン（２）を発生し、その際、光ビームは、光・電子集積回路の固有の各光能動 構成素子から放射され、光・電子集積回路の固有の各光能動構成素子を通過し、 乃至、光・電子集積回路の固有の各光能動構成素子によって、前述の様にして前 記光パターンを形成するために反射され、前記反射ホログラムは、あらゆる種類 の各光回折構造体から形成することができ、該各光回折構造体は、例えば、反射 ２進又はマルチレベル位相格子、多層ホログラム、厚ホログラム又は体積ホログ ラムであり、前記各光回折構造体は、該各光回折構造体に入射した各波面を変化 して、各光点の各結像が該各光回折構造体だけによって、付加的な各レンズ及び ／又は付加的な各鏡を用いて形成されるようにされ、回折は、振幅、位相、偏向 、及び／又は振幅、位相、偏向の組合せの局所的変化によって形成され、その際 、前記光パターン又は該光パターンの部分は、前記ホログラム（４）によって前 記基板面上に反射される。 公知のように、従来技術の光・電子回路は、各光源と各検出器との所定の装置 構成が光学的に相互にネッ トワーク構成されており、その際、多数のホログラム又は単一ホログラムが使用 されており、しかし、その際、各光源と各検出器相互の最適な装置構成について は考慮されていない。各光源と各検出器とが集積化されて構成されていて、従っ て、各光源と各検出器の各大きさと各間隔が、使用されている光の数波長分であ る場合には、この方法は失敗する。世界知的所有権機関特許第８７０６４１１号 では、極めてコスト高な導波管による各結合が形成される必要がある。米国特許 第４７０５３４４号では、各ホログラムアレイによって各結合が形成されている 。この方法により、小さな開口が可能であり、それにより、大きな結合数では、 回折の際、クロストークが生じる。更に、各光ビームは、２回方向を変えられる 必要があり、一回目は、相応のホログラム素子の方に方向を変えられ、二回目は 、相応の検出器の方に方向を変えられ、それにより、クロストークが更に増強さ れる。米国特許第５１７０２６９号では、各光ビームは、寧ろ４回又はそれ以上 頻繁に同様に小さな開口で回折される。特に臨界的には、３つの特許の全ての場 合、各光強度の変調の際、干渉が生じる。それにより、コヒーレントな各光源を 使用する必要があり、装置構成全体は、極端に温度に依存し、機械的にコスト高 になる。既存の装置構成では、光ビームしか、集めて、それぞれの検出器に配向 することができず、その際、検出器面内部の領域での コヒーレント光により、破壊的乃至構成的な干渉を受けることがある。それによ り、強度は、位置により変えることができるが、全体的に加算すると、エネルギ 保存則により、常に一定であり、入射された各部分強度の和は、同一である。付 加的に、各光源全体の各光ビームは、一つのホログラムに入射され、それにより 、大きな角度の光円錘体が各光源から照射され、乃至、各検出器によって受光さ れる。それにより、この光学的装置の開口は、特に大きくなり、高い分解能を達 成することができるようになる。 本発明の課題は、各光源と各検出器とを１基板上に最適に装置構成し、それに より、このように、各ホログラムと光学的にネットワーク構成された各光・電子 回路をできる限り高集積化することができるようにすることを提案するものであ る。 この課題は、本発明によると、前記光パターン又は該光パターンの部分は、１ つ又は複数配列のホログラムによって回折され、その際、前記光パターンは、前 記ホログラム又は付加的なレンズ（５）によって点鏡面状に反射されて、前記ホ ログラムによって決められた各強度で複数回基板面上に結像され（３）、前記反 射された、点鏡面状反射光パターンは、部分的に又は全体的に前記光学的に活性 な各構成素子、例えば、各光検出器及び／又は各光変調器に入射して、その様に して、前記パターンの１つ又は複数の各点から送出さ れた各光強度を論理結合することができるように構成されていることによって解 決される。 本発明は、更に、基板上に構成することができ、その際、基板上にレーザダイ オード又は光ダイオードが設けられており、このレーザダイオード又は光ダイオ ードは、光を基板の上側又は基板を通して下側にビーム照射する。付加的に、基 板に集積化された電気−光学光変調器を設けることができ、この電気−光学光変 調器は、ホログラム又はレンズによって焦点を結ばれたレーザ光を変調する。基 板から上側又は下側に送出された光分布は、光学レンズ及びホログラムによって 、又はホログラムによってのみ点鏡面状に数回反射されて、相互にシフトされて 基板の上側面上で又は基板を通って基板の下側面上で所望の強度で結像される。 更に、基板上の所定の各位置に各検出器が設けられており、この各検出器は、上 から入射した光、又は、基板を通って下から入射した光を受光し、その際、この 光は、数回、各構成素子によって変調することができ、その際、数回ホログラム によって反射される。付加的な各機能は、更に、基板上に設けられた電気回路に よって構成することができる。 本発明の、変形実施例では、各画像形成ホログラム及び各光学レンズを基板面 上又は基板内に設ける際に、特に小型にすることができる。更に、各画像形成ホ ログラム及び各光学レンズを、基板の前側又は裏側上 に取り付けられた光透過層上又は光透過層内に設けることによって、ネットワー ク形成される。不所望な光ビームは、各シャッタによって除去することができ、 この各シャッタは、例えば、エッチング処理によって基板内又は基板に取り付け た各層上に形成される。付加的に、そのような複数の光学−電気回路をサンドウ ィッチ構造形式で結合することができ、各ホログラム又は各光学レンズは、光を 一方の回路面から他方の回路面に投影する。 光学的に制御可能な各光源及び各変調器は、各ＳＥＥＤ−（self electroopti c effect device）−構成素子（自己電気光学効果デバイス乃至光双安定素子） を基板上に設けて、この各構成素子が、その状態を選択的に、電気的又は入射光 によって変えることができるようにすることによって構成することができる。 ニューラルネットは、規則的な光分布を、繰り返し回路に反射し、その結果、 各光点の近傍にそれぞれ他の光点が結像されるようにして構成することができる 。ベクトル−マトリックス−乗算器は、マトリックス状、行状、又は、列状の各 光分布（マトリックス状、行状、又は、列状の各光検出器群で繰り返し反射され る）によって形成される。 本発明について、以下、図示の実施例を用いて詳細に説明する。 本発明では、ホログラムの概念は、あらゆる種類の 光回折構造体に使用され、この光回折構造体は、入射波面を変化させて、各光点 の結像が、この光回折構造体だけによって、付加的な各レンズ乃至付加的な各鏡 を用いて形成されるようにようにし、その際、回折は、振幅、位相、偏光、又は 、これらの組合せを局所的に変えることによって形成される。殊に、光回折構造 体としては、線格子、フィルムホログラム、位相格子、フレネルレンズ、多層ホ ログラム、厚ホログラム乃至体積ホログラムを挙げる。このホログラムは、フィ ルタ又は偏光子として構成してもよく、その際、所定の各波長又は各偏光方向の 場合でのみ、各結像が形成される。更に、ホログラム自体は、その表面に反射層 が設けられている場合、鏡として作用する。更に、ホログラムが変調作用を有す る、即ち、ホログラムの各結像の強度を変えることができるようにすることもで きる。そのための１手段としては、電気−光学的結晶又は液晶（その電気磁気的 特性が電界に依存して変化する）がある。電極構造を用いて、光回折構造体を形 成することができる。各結像形成用の、上述のホログラムの計算及び製造は、公 知技術である。レンズが使用されない場合、各結像構造体は各円形体から形成さ れる。結像用レンズが使用される場合、各構造体は、各直線体から合成される。 図１には、３つの光源（２）を有する基板（１）が示されており、その光源の 光は、反射ホログラムによ って繰り返し基板に導かれ、その際、各光源（種々異なった強度を有することが できる）の点鏡面状に反射された各結像（３）が形成される。各光源は、図１で は、黒色で示されており、その結像は、種々異なるグレイ値を有している（各結 像に対して種々の強度にすることができるということを示すため）。各光源自体 が、種々の強度を有することもできる。そうすることによって、結像の各光スポ ット内に、対応の光源の強度と、ホログラムによって決められる乗算係数とから 合成された光強度が生じる。種々の光源の光スポットと種々の結像の光スポット とを重畳することもでき、それにより、各結像強度が加算される。この特性によ って、光を１つの検出器に集めることができ、その全強度は、重み付けされた各 光源強度の加算から合成される。このような特性を用いると、高いネットワーク 効率でネットを構成することができる（特に、ニューラルネットの場合に構成さ れる）。各ネット端部の各重み付けは、この実例では、正であり、ホログラムに よって固定して行われる。更に、任意の各論理結合素子を、この方法を用いて形 成することができる。ｎ個の同じ光源から、ｎ個の、点鏡面状に反射された各結 像（同一強度）が形成され、その際、１つの光検出器において全部でｎ個の、光 源の結像が投射されるように形成される。そのようにして、この検出器には、各 光源の各光強度の総和に比例する光強度が生じ、この 各光源がオンオフされる場合、２進数が示される。この検出器の後ろに接続され た閾値論理回路によって、光源が一つだけスイッチオンされた場合に限って１が 形成されるように閾値が低く選定された場合、論理ＯＲが構成され、或いは、全 ての光源がスイッチオンされた場合に限って１が形成されるように閾値が高く選 定された場合、論理ＡＮＤが構成される。従来の電子インバータを用いて、各論 理結合素子を構成することができる。 図２には、基板（１）が、ホログラム（４）及びレンズ（５）と一緒に示され ており、その際、基板の表面は、レンズの焦点面に位置している。このレンズは 、基板の光源の空間的フーリエ変換像を形成する。このホログラムは、この場合 、各格子線の重畳から形成されており、この格子線は、波面がレンズによって再 度フーリエ変換された場合、基板上の結像に相応する波面を形成する。このホロ グラムは、レンズの直ぐ後ろに配設してもよく、その結果、口径食効果を、でき る限り僅かにすることができる。 図３には、基板（１）が、ホログラム（４）と一緒に示されており、このホロ グラムは、各結像をレンズを用いないで直接形成する。この場合、ホログラムは 、基板に各結像を形成する各回折レンズの重畳から形成され、その際、この各回 折レンズは、相互に相応にずらされている。 各光源の繰り返し結像の利点は、光学系を高開口で使用することができる点に ある。それにより、各回折効果によって形成される結像誤差が特に小さくなり、 各集積回路を基板として使用することができるようになる。欠点としては、使用 されない各光点が形成されることがあるという点を挙げることができる。光学ネ ットの質にとって重要なファクタは、結像の直径と各光点の直径との比の２乗か ら生じる空間帯域幅積である。高開口により、各光点が特に小さくなり、例えば 、歪みのような、別の結像誤差を補償し、且つ、非球面に研磨されたレンズを含 むことができる合成レンズ系を使用することができ、直径１０ｍｍ以上の各半導 体チップをネットワーク構成することができる。ホログラムとしては、２進及び マルチレベル位相ホログラムを使用してもよい。通常のホログラム及び２進位相 ホログラムの場合、常に２つの結像が形成されるという点に考慮する必要がある 。以下、この作用を利用する実例を挙げて説明する。 各光源として各半導体レーザダイオードを使用する場合、放射される波長を変 えることができる点について考慮すべきである。厚、多層ホログラム又は体積ホ ログラムを用いると、波長の変化の際、結像を極めて一定に保持することができ るようになる。レンズを用いない場合、ホログラムの結像誤差は、そのような手 段によっても補償することができる。 単色平行レーザ光の場合、ホログラムは、基板上に各光点を形成するために使 用される。図４では、平行レーザ光が、ホログラム（４）及びレンズ（５）によ って基板（１）上に焦点を結ばれる構成が示されている。各光点がある位置には 、各光・電子構成素子があり、この各光・電子構成素子は、その各反射特性を変 えることができ、例えば、多重量子井戸multiple quantum well構成素子である 。それにより、光は、この各位置によって制御されてホログラムの方に反射され 、このホログラムから、これまでのように、基板上に反射される。このホログラ ムは、その内の一部分が透過方式で作動し、他の部分が反射方式で作動するよう に構成されている。光が透過する領域によって、基板に各光点が形成され、光が 反射される領域によって、この各光点の点鏡面状反射結像が形成される。 図５には、レーザ光が、基板（１）の裏側から入射する変形実施例が示されて いる。基板の後ろに、ホログラム（６）及びレンズ（７）（基板上に焦点形成す る）があり、その際、この各位置で、基板は、光透過性である。基板には、各光 点の位置に、各光・電子構成素子があり、この各光・電子構成素子は、その伝達 特性を変えることができ、例えば、多重量子井戸multiple quantum well構成素 子である。それにより、制御された各光源が形成され、その光は、これまでのよ うに光学的に更に処理することができる。図４及び ５に示された変形実施例では、各回折レンズからなる各ホログラムを用いてのみ 構成することもできる。光が前方のホログラムによって反射された場合、光を、 再度各伝達構成素子を用いて変調し、後方のホログラムによって、図４の実施例 の場合のように、基板上に反射される。その際、各検出器は、光を基板の裏側か ら受信することができるように構成する必要がある。レーザ光は、この実施例の 場合、前方から入射されるようにすることもできるが、その際には、基板を２回 通り、前方ホログラムによって反射される。この場合、前方からの光を受信する 従来慣用の検出器が必要である。レーザ光によって、前方及び後方から照射され る変形実施例もあり得る。光ビームを２回変調することによって、各ネット端部 での重み付けを可変にすることができる。 図６には、図３の構成を複数回チップの内部に形成したチップが示されている 。このチップの表面上には、各光源（２）があるが、この光源は、基板を通って 下側にビーム照射する。このチップの裏面上に、ホログラム（４）があり、この ホログラムは、各光源の各点鏡面状反射結像（３）を基板前面上に形成し、その 際、その基板前面上に、光を下側から受信することができる検出器が設けられる 。この構成の前提は、使用された光に対して基板が透過性であるということであ る。この構成によって、ニューラルネットにも使用さ れる閾値論理の原理に基づく各論理回路を構成することができる。各結像は、一 つの検出器において、全光点が相応に重み付けされて一回結像される毎に形成さ れる。負の重み付けも必要である場合には、この方法を２回用いる必要がある。 各検出器の測定結果は、各電子回路によって更に処理され、その際、負の結果が 正の結果から減算され、比較器によって、この結果が供給される。閾値論理回路 を用いて、全論理演算を実行することができる。更に、そのような回路を容易に 複数回チップに形成することができる。と言うのは、同一ホログラムを複数論理 素子に使用することができるからである。チップの裏面と前面との間隔によって 、ホログラムがどの程度の大きさであるのかが決められる。小さな画像領域しか 所望でなく、チップの表面を最適に使用したい場合には、前面と裏面との間隔を 短縮する必要がある。この場合、例えば、エッチング技術を使用することができ る。それぞれのホログラム間のエッチングされたウェブは、それぞれの領域間の クロストーク（干渉）を阻止するために使用することができる。このウェブは、 前面からエッチングすることもでき、裏面からエッチングすることもでき、その 際、裏面からエッチングされたウェブは、前面上の電子回路用の面を使用しない で済むという利点がある。このホログラフィニューロチップの場合も、ホログラ ムによって焦点を結ばれるレーザ光及び伝達特性を変 えることができる各構成素子を、制御可能な各光源を形成するために使用するこ とができる。この場合、レーザ光は、前方から到来し、各伝達構成素子上に焦点 を結ばれる。この際、レーザ光は、基板内に浸透し、場合によっては、各マイク ロ回折レンズによって拡張することができる。別の光学的ビーム経路は、恰も、 光源がチップの所に直接設けられているかの如く形成される。このチップは、裏 面から照射することもでき、その際、それぞれの領域は、図４の構成に相応して いる。このホログラムは、光を裏面から前面にある各構成素子上に焦点を結ぶ。 この各構成素子は、その反射特性を変えることができ、光を制御してホログラム 上に反射することができる。更に、光を変調して透過し、この変調された光を別 のシーケンスでホログラムによってチップ上に反射する各構成素子を使用するこ ともできる。このチップ上で、光は、検出され、又は、変調を行う構成素子を通 して入射され、チップの裏面のホログラムによって前面に反射される。更に、光 は、図５に示されているように、裏面からチップ表面上に焦点を結ばれ、このチ ップ表面上で、選択的に変調され、チップ裏面のホログラムから前面に反射され る。光を２回変調することによって、ネットが各可変端部を有するように形成す ることができる。更に、別のホログラムを支持している透明層をチップ上に設け ることができる。このチップは、裏面上に各電子回路 を有し、前面上にホログラムを有することもでき、この構成をサンドウィッチ状 に構成することができ、その際、ホログラムは、それぞれの層間で光を伝送する ことができる。 図７には、上述の構成を用いて、基板上にニューラルネットを形成することが できる実施例が示されている。光源（２）は、丸く示されており、検出器（８） は、方形で示されている。各光源には、大文字が配属されており、検出器上の対 応の各結像には、相応の種々の形の文字の小文字が配属されている。文字の種類 は、全光源の結像に対して同じである。各光源は、この実施例では、９回基板上 に点鏡面状に反射して結像され、その際、対称の中心（９）は、正確に基板の中 心に位置している。この結像は、例えば、２進位相格子ホログラム及びレンズを 用いて形成することができる。０次の結像（１０）は、一回しか生じず、太下線 で示されている。１次の他の全結像（１１）は、０次の結像に対して対称である 。２進位相格子の場合、１次の第２の結像が常に形成され、この第２の結像は、 １次の結像と全く同じように、０次の結像から、別の方向でのみ、かなりずらさ れている。この特性は、この実施例では、所望である。この実施例では、各光源 のそれぞれの光点は、全て光源の近傍に形成されている。それにより、各強度値 が各光源の近傍に伝送されるようにすることができ、従って、完全にネットワー ク構成されたニューラルネットを構成することができる。各重み付けは、この実 施例では、電子的に評価され、その評価から形成された各値は、電子的に加算さ れて、その結果は、非直線的に評価され、それぞれの光源に転送される。この実 施例では、ネットワーク構成は、単に光学的に行われ、計算は、アナログ及び局 所的に実行される。デジタルネットを形成することもでき、その際、複数光源及 び検出器は、ディジタル数を表す各群に一緒に統合される。図１１には、光コン ピュータの、そのようなディジタル変形実施例が示されている。 図８には、図７と同様の変形実施例が示されている（但し、加算が光学的に実 行される）。セル毎に、この実施例では、８個の光源（２）及び２つの検出器（ ８）が設けられており、それにより、負の重み付けを考慮するすこともできる。 各光源の９回の投影は、左上の光源“Ａ”の結像によって、小さなａが位置して いる個所が一義的に決められる。各セルは、他のセル（１２）又は同じセル（１ ３）に配属された各光源を有しており、その際、負の各値及び他の正の各値が伝 送されている。各検出器は、配属された各セルに対する光、及び所属の極性の光 を収集するようにずらされて配列されている。その最終結果は、両検出器の電子 的減算によって形成される。図７及び８の両変形実施例を結合することもでき、 その結果、乗算も加算も光 学的に実行される。光は、この場合、各セルから送出され、図７のように、各セ ルに入射し、その際、各検出器の代わりに、そこには、各光・電子構成素子を設 けることができ、この各光・電子構成素子は、その反射特性を変えることができ 、その各光・電子構成素子で、制御されて反射し、図８のように、再び検出器に 入射する。極性は、この場合も、数回実行することによって考慮する必要がある 。 図９には、各ベクトルを２つのステップでアナログ的に加算するベクトル加算 器が示されている。各ベクトルは、各光源（２）で形成され、その際、各光源列 は、１ベクトルを示す。各ベクトルの加算は、２つのステップで行われる。先ず 、除算結果が、そのために設けられた検出器（１４）内に集められる。そのため に、各光源の各結像（１５）は、装置構成の中間点である対称中心（９）に対し て３回、１セルだけ左側及び右側にシフトされている。このシフトは、光源“Ａ ”の、小文字“ａ”によって示されている領域内への結像によって示されている 。６個乃至１３個のセルだけ左及び右側にシフトされている更に別の結像（１６ ）もある。この各シフトは、各除算結果を全結果（１７）の各検出器内に集める のに役立つ。第１ステップでは、各除算結果の検出器に対して隣接している各内 部光源（１８）は、利用されない。と言うのは、さもないと、その各強度が不所 望な検出器に受け取られて しまうからである。その際、各除算結果は、中点に対して点鏡面状に反射して除 算結果検出器（１４）に形成される。それから、この各結果は、内部で隣接する 光源列（１８）に転送され、それから、この結果は、中間の検出器列に形成され 、その際、ここでも点鏡面状反射が行われ、それにより、この結果は、元のベク トルと同じ方向になる。２回加算することによって、過多に各結像（その際には 、相応して光が弱い）を形成する必要はなくなる。図１０には、同様の変形実施 例が示されており、その際、光が再び各光源に入射するのが阻止される。その際 、各光源は、２つのセルだけシフトされているが、光は、奇数セル数だけシフト されており、従って、光は、検出器（８）に入射する。反射する各構成素子を使 用する場合には、利点となることがある。更に、各セル間の各回折効果によるク ロストーク（干渉）が阻止される。図１１には、光学的加算装置のディジタル変 形実施例が示されている。この数は、この実施例では、４×４の大きさの光源領 域（１９）によって表されている。そこでは、１６ビットの長さの数又は２つの ４ビットの長さの数の乗算の除算結果を示すことができる。この各除算結果は、 一方の数の各位置を他方の数の他方の位置と乗算することによって形成される。 その際、中間検出器ストライプ（２０）では、各強度値が形成され、各強度値は 、アナログ−ディジタル変換器によって評価すること ができ、それから、最終結果を得るために、その位置値に応じて一緒に加算され る必要がある。この方法によって、ベクトルマトリックス乗算器を構成すること ができる。 図１２には、置換されたマトリックスをベクトルと乗算することができる光学 的計算装置が示されている。それは、結像が左右方向のみならず、上下方向にも シフトできるようにして達成される。そうでなければ、この計算装置は、上述の 実施例のように構成される。点鏡面状反射された除算結果は、そのために設けら れた検出器（１４）に形成され、各最終結果は、真ん中の各検出器（１７）に集 められる。各ベクトル要素と、各セル毎に記憶されている各マトリックス要素と の乗算は、各セル毎に局所的に行われ、部分的に光学的に行うこともでき（図１ ３）、その際、そのためのホログラムは、基板の裏側上に設けることができる（ 図６に示されているように）。この計算装置の利点は、ニューラルネットのモデ ルに良好に適している点にある。バックプロパゲーションアルゴリズムが用いら れる場合、各データベクトルは、例えば、垂直に形成され、差ベクトルは、水平 に形成される。この各ベクトルは、電気的に、垂直および水平に延在している各 線路によって各セルに形成することができ、又は、光学的に上述と同様の方法を 用いて行うことができる。この場合、相応の検出器を各セルに設ける必要がある 。それと同時に、各データベクトルと各差ベクトルとの外積は、学習ルールに応 じて、各マトリックス要素を変更するために必要であり、その際、その結果は、 再びマトリックスであり、このマトリックスは、各セル毎に局所的に評価され、 所属のマトリックス要素に加算することができる。多層ネットの場合、そのよう な複数装置構成をカスケードにすることができる。 図１３には、マトリックス状の中間結果の様子が示されており、この中間結果 は、一方の数の各桁が他方の数の他方の桁と乗算され、光学的方法によって評価 することができる。マトリックス状の中間結果は、各数の桁数に応じてその度に １セルだけ対角線方向にずらされて重畳される。図１３では、このことが、左下 隅が“ａ”で示されているようにして表わされている。その際、真ん中の行又は 列（１２）内には、アナログ−ディジタル変換器によって評価される全結果が形 成され、その際、この数は、電子的にその桁に応じて加算される。 以下のようにして、不所望な結像の問題が解決される。各画像形成素子として 各ホログラムを用いることによって、回路の機能に寄与しない各光ビームを形成 することができる。図１４には、光学軸（２４）を中心にして直接点鏡面状反射 された各投影（２２）に対して同じ間隔だけ、相互に逆方向にずらされた２つの 光源の結像を含む光パターンが示されている。光源の 直接点鏡面状反射された各投影（２２）は、０次の結像と呼ばれ、他の両投影は 、１次の結像と呼ばれる。付加的に、高次の各結像（２３）が示されており、こ の各結像は、０次の結像から、１次の各結像の間隔の整数倍ずれている。しかし 、この場合、この各結像は、不所望であり、回路が位置している基板（１）上に は、投影されないのである。レンズによってフーリエ変換された光ビームの振幅 だけが減衰される（例えば、フィルムホログラム）、又は、この光ビームの位相 だけを変える（例えば、２進又はマルチレベル位相格子）ホログラムが用いられ た場合に、図示の光パターンが形成される。殊に、各ホログラムを用いる際、光 が、種々異なる２つの形式でしか変調できない場合には高次結像が形成される。 例えば、ホログラムが位置に依存して光を反射したり反射しなかったりする場合 であり、又は、ホログラムが位相を位置に依存して０度又は１８０度回転する場 合である。上述のホログラムは、裏側上で鏡面反射される必要があるか、又は、 ホログラムの後ろに鏡を設け、それにより、各光ビームは、回路に反射される。 更に、ホログラムを、鏡表面が、パターン、例えば、点格子を形成するようにエ ッチングされた鏡によって構成することもでき、その際、エッチング領域は、各 光ビームを反射しない。 図１５には、図１４に記載した基板（１）が、ホログラム（４）及びレンズ（ ５）と共に示されており、 その際、基板の表面は、レンズの焦点に位置している。このレンズは、基板の各 光源の空間フーリエ変換像を形成する。ホログラムは、この場合、直線格子から 形成され、この直線格子は、このホログラムが、レンズによってフーリエ変換さ れる際に基板上の各結像に相応する各波面を形成する。この実施例では、比較的 高次の不所望な結像が回路上に投影される。その各光ビームは、付加的にシャッ タによって遮断することができ、従って、隣接各回路に照射されない。０次の結 像は、この実施例では、回路上に位置している。光学軸（２４）が、非対称に配 置されている場合、０次の結像を回路から離すこともできる。不所望な各結像を 、１次の所望の結像を相応の大きな間隔だけずらすようにして常に離すこともで きる。その結果、その他の各結像を、逆方向の２倍又は複数倍の間隔だけずらし て、最早妨害の影響を及ぼさないようにされる。更に、高次の各結像を他の投影 の１次の各結像と一致させて、ホログラムの展開の際に、それらの強度を考慮す る場合には、最早妨害の影響を及ぼさないようにすることができる。付加的に、 不所望な各結像は、既に投影された各結像の投影によって形成され、この各結像 は、各光検出器及び各光点が形成される他の位置が光吸収されるように構成する ことによって抑圧される。 他の手段としては、図１６に示されたような、不所望な各光源をフィルタ除去 することができる各偏波器 を設けることもできる。図１６では、基板に光源（２）が設けられており、この 光源の光は、相互に垂直な２つの直線格子から形成されているホログラム（４） を用いて、複数回基板（１）上に反射され、その際、直線格子の前に２つの偏波 器が設けられ、その偏波方向は、相互に垂直である。それにより、直線格子を形 成する各光点の光が、他の直線格子によって反射されるのが阻止される。０次の 結像では、両偏波方向が現れる。他の各結像では、それに所属の偏波器の結像だ けである。図１７には、複数の部分ホログラム（２５）が使用されている変形実 施例が示されており、その際、この各部分ホログラムの前にフィルタ、偏波器又 は変調器を設けることができ、それにより、種々異なる波長又は種々異なる偏波 方向の各光源の光が種々異なって偏向され、従って、各結合を変調器を用いてオ ンオフし、又は、重み付けすることができる。この変形実施例の欠点としては、 各部分ホログラムの開口が相応して小さくなり、従って、各光源及び各検出器の 積分密度は、図１５の変形実施例の場合程高くすることができない。この欠点は 、図１８のように、各ホログラム（２６）を順次連続して配列するようにしてな くすことができる。各ホログラムは、この場合自体では、フィルタ材料又は偏波 材料から形成する必要があり、その際、この各ホログラムは、光を位置に依存し てフィルタリング乃至妨げずに透過するか、又は、位 置に依存して偏波乃至妨ずに透過する。更に、変調器は、ホログラムとしても作 用する必要がある。それは、ポッケルスセルの解析器をホログラムとして構成す ることによって達成することができ、その際、この解析器は、偏波器によって偏 波されて、電気光学的結晶によって偏波方向が変調された光ビームを位置に依存 して減衰又は妨げずに通過させる。その際、電気光学的結晶に電圧を印加するこ とによって、このホログラムをオンオフすることができる。他の手段としては、 変化することができるホログラムを、電気光学的結晶上に演算形式の電極構造を 形成して、この電極構造体上に電圧パターンを印加するようにして、種々異なる 各ホログラムを電気光学効果を用いて形成するように構成するのである。電極構 造体自体によって、当然、ホログラムも形成されるが、その１次の各結像が回路 上に投影されるように、演算形式の構造体の位置周波数を高く選定することがで きる。このホログラム変調器の利点は、そのように順次連続して複数配設するこ とができる点にある。 図１９には、比較的高次の不所望な各結像が回路上に結像されないベクトル加 算器が示されている。このベクトル加算器は、各ベクトルを２つのステップで図 ９の変形実施例と同様に加算する。先ず、回路の両半部の除算結果は、対称中心 から左右方向で、そのために設けられた検出器（２７）に集められる。そのため に、左方向に２つシフトされた、小さな“ａ”で示された結像及びそれに対して 対称的な右方向に２つシフトされた結像（図示していない）がある。点鏡面状反 射では、０次の結像の場合、左の光源（２８）の光は、右にずらされており、及 び逆である。大文字“Ａ”で示されている光源は、右に小文字“ａ”が位置して いる箇所に投影される。０次の結像の投影位置には、光学的構成素子は設けられ ておらず、その際、この位置は、フィルムホログラムを用いた場合、吸収される ように構成する必要があり、それにより、妨害作用を及ぼす各結像が、そこから 送出することができないようにすることができる。２進又はマルチレベルホログ ラムを用いて、０次の結像を抑圧することができる。その際、シフトにより、各 ベクトルが同じ面に位置し、その面から各ベクトルが放射され、ここでは、その 各要素が逆に配列されているにすぎない。シフトは、２次の各結像が回路に複数 入射するような大きさである。各検出器には、その際、中間結果が集められる。 この中間結果は、続いて、外側の各光源（２９）に形成され、それから、各シフ ト（“ｂ”で示されている）によって、外側検出器ストライプに集められる。０ 次の結像がある場合、この演算の左右部分は、順次連続して構成される必要があ り、それにより、両演算は、相互に影響を及ぼすことはない。その際、最終結果 は、両中間結果の電子的加算によって外側検出器スト ライプ（３０）に形成される。 図２０には、ニューラルネットに適した図１２と同様な光学的演算装置が示さ れてる。計算は、この実施例では、１ステップでは、それぞれ３つのシフトが左 右上下方向に行われる。この各シフトは、２つの直線格子によって形成され、こ の直線格子は、通常のように順次連続して形成されており（図１６）、相互に垂 直方向の各偏波器が設けられている。各マトリックス要素は、各ベクトルに対し て点鏡面状に反射されて配列されている。それぞれのセルの場合、吸収される領 域（３１）は、０次の結像に対して設けられている。各セルには、電子的乗算器 、電子的加算器及びメモリが設けられている。乗算器は、外積の算出用及び各ベ クトル要素を各マトリックス要素に乗算するのに使用される。加算器は、学習ル ールに応じて外積の結果を各マトリックス要素に対して加算する。外積の形成の ために、各ベクトルは、両光源ストライプ（３２）に形成され、その各要素は、 相応の各検出器に点鏡面状に反射されて、且つシフトされて受信される。ベクト ル−マトリックス−積又はベクトル−変換マトリックス−積の形成のために、ベ クトルは、両光源ストライプ（３２）に形成され、光学的に各セルに伝達される 。そこでは、各マトリックス要素との乗算が行われ、その結果は、マトリックス 光源（３３）に形成される。光学的加算によって、その結果は、他の光源ストラ イプに配属されている検出器ストライプ（３４）内にある。この実施例では、比 較的高次の各結像は、作用を及ぼさない。と言うのは、１次の他の各結像と一緒 に生じるか、又は、回路上に投影されないからである。この装置構成の利点は、 例えば、バックプロパゲーション−アルゴリズムの学習ルールを局所的に使用す ることができ、その際、それぞれの各マトリックス要素が各線路によって外部か ら応動されるようにする必要はないという点である。この装置構成は、デジタル 的に構成することもでき、その際、各要素は、複数光源によって表され、極性は 、正又は負の数を別個に処理することによって考慮することができる。 図２１には、ベクトルマトリックス乗算器が示されており、これは、３桁の２ 進数を処理することができ、図１３に示されているような各光源（３５）で表さ れている各マトリックス要素でのビット形式の乗算の中間結果も各マトリックス 要素自体も加算することができる。この変形実施例は、特に、高速ベクトルマト リックス乗算用に適している。このマトリックスが既に記憶されている場合、乗 算は、所定１ステップ内で各位置で実行することができる。加算は、光学的に行 うことができ、各検出器（３６）での結果の評価は、各結果ベクトル要素毎に実 行する必要がある。ここでも、比較的高次の各結像が、妨害作用を及ぼさないよ うにすることができる。 先行の各実施例全ての場合、表記の誤差は、検出器及び変調された各構成要素 のシフトによって、補償することができる。そのために必要な場所は、チップの 設計の際、考慮する必要がある。検出器を十分に大きくする必要がある。それに より、全小円形状回折光を検出でき、干渉現象（とりわけ、コーヒレントなレー ザ光及び複数結像の加算により検出結果が誤ることがある）を生じることもない 。ＳＥＥＤ(self electrooptic effect device)各構成素子（光双安定素子）も 使用することができ、その状態は、光学的に変わることがあり、記憶することも できる。紹介されたチップは、アナログにもディジタルにも作動することができ 、その際、２進数系しか使用できないわけではない。 請求の範囲 １．基板面と反射ホログラムとを有する光・電子集積回路（１）であって、前記 基板面は、光パターン（２）を形成し、その際、各光ビームは、前記光・電子集 積回路の光学的に活性な固有の各構成素子から送出され、前記光・電子集積回路 の光学的に活性な固有の各構成素子を透過し、及び／又は前記光・電子集積回路 の光学的に活性な固有の各構成素子によって、前述の様にして前記光パターンを 形成するために反射され、前記反射ホログラムは、あらゆる種類の各光回折構造 体から形成することができ、該各光回折構造体は、例えば、反射２進又はマルチ レベル位相格子、多層ホログラム、厚ホログラム又は体積ホログラムであり、前 記各光回折構造体は、該各光回折構造体に入射した各波面を変化して、各光点の 各結像が該各光回折構造体だけによって、付加的な各レンズ及び／又は付加的な 各鏡を用いて形成されるようにされ、回折は、振幅、位相、偏向、及び／又は振 幅、位相、偏向の組合せの局所的変化によって形成され、その際、前記光パター ン又は該光パターンの部分は、前記ホログラム（４）によって前記基板面上に反 射される光・電子集積回路において、 前記光パターン又は該光パターンの部分は、１つ又 は複数配列のホログラムによって回折され、その際、前記光パターンは、前記ホ ログラム又は付加的なレンズ（５）によって点鏡面状に反射されて、前記ホログ ラムによって決められた各強度で複数回基板面上に結像され（３）、前記反射さ れた、点鏡面状反射光パターンは、部分的に又は全体的に前記光学的に活性な各 構成素子、例えば、各光検出器及び／又は各光変調器に入射して、その様にして 、前記パターンの１つ又は複数の各点から送出された各光強度を論理結合するこ とができるように構成されていることを特徴とする光・電子集積回路。 ２．１つ又は複数のホログラムによって形成された付加的に不所望な各結像は、 回路の外側で、所望の各結像と一緒に、及び／又は各光学的構成素子がない各場 所に結像され、それにより、妨害となる光学的結合は形成されず、その際、各絞 り及び光吸収表面は、その他の各ビーム経路を阻止することができるようになる 請求の範囲第１項記載の光・電子集積回路。 ３．複数ホログラムは、各変調器、各偏波器、各フィルタ、各レンズ及び／又は 各鏡を用いて順次並列及び／又は順次前後して配列されており、それにより、相 互に影響を及ぼさない光学的結合体が形成される請求の範囲第１項又は第２項記 載の光・電子集積回路。 ４．各波面の局所的変化は、単数又は複数のホログラムによって、例えば、電気 光学結晶又は液晶によって、及び／又は各波長に依存して可変であり、それによ り、変化することができる光学的結合が形成される請求の範囲第１項、第２項又 は第３項記載の光・電子集積回路。 ５．有利には、半導体単結晶である基板（１）の前面及び／又は裏面上に、光学 的に活性な各構造素子、例えば、各レーザダイオード、各光ダイオード、各多重 量子井戸構成素子及び／又は集積化された各電気・光学的変調器が設けられてお り、前記各構造素子は、光を上側及び／又は前記基板を通って下側に照射し、乃 至、有利には、ホログラム（４，６）及び／又はレンズ（５，７）によって焦点 を結ばれたレーザ光である入射光を、各伝達及び／又は反射特性の変化によって 変調し、前記基板上の所定の個所に別の検出器、例えば、各光ダイオードが設け られており、前記検出器は、上及び／又は前記基板を通って下の方から入射した 光を受光し、その際、該光は、場合によっては、複数回、前記各構造素子によっ て変調され、その際、複数回、場合によっては設けられている各ホログラムによ って反射される請求の範囲第１項、第２項、第３項又は第４項記載の光・電子集 積回路。 ６．各画像形成ホログラム（４，６）、各光学レンズ 、各レンズ系乃至各回折レンズ（５，７）は、基板面上及び／又は基板（１）内 に設けられており、前記各画像形成ホログラム（４，６）、各光学レンズ、各レ ンズ系乃至各回折レンズ（５，７）は、前記基板の前面及び／又は裏面に取り付 けられている各光透過層上及び／又は前記各光透過層内に取り付けられており、 及び／又は、例えば、エッチング処理によって、前記基板内に及び／又は前記基 板上に取り付けられた各層上に取付形成された絞りが設けられている請求の範囲 第５項記載の光・電子集積回路。 ７．そのような複数の光・電子集積回路は、サンドウィッチ構造形式で結合され ており、選択的に、各ホログラム、各光学レンズ、各レンズ系又は各回折レンズ は、光を一方の回路面から他方の回路面に投影する請求の範囲第５項又は第６項 迄の何れか１項記載の光・電子集積回路。 ８．各ＳＥＥＤ−(self electrooptic effect device)−構成素子（光双安定素 子）は、基板上に設けられており、前記各ＳＥＥＤ−構成素子は、入射光によっ て該各ＳＥＥＤ−構成素子の状態を変えることができる請求の範囲第１項〜第７ 項記載の光・電子集積回路。 ９．規則的な光分布は、繰り返して回路上に反射され、その結果、各光点の近傍 でその他の各光点が結像 される請求の範囲第１項〜第８項迄の何れか１項記載の光・電子集積回路。 10．マトリックス、行及び／又は列状の各光分布は、繰り返して１つの構成素子 又はマトリックス、行、及び／又は列状の各構成素子群、例えば、各光ダイオー ドにおいて反射される請求の範囲第１項〜第９項迄の何れか１項記載の光・電子 集積回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ， ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．光・電子集積回路（１）であって、該光・電子集積回路は、光パターン（２ ）を形成し、その際、各光ビームは、前記光・電子集積回路の光学的に活性な固 有の各構成素子から送出され、前記光・電子集積回路の光学的に活性な固有の各 構成素子を透過し、及び／又は前記光・電子集積回路の光学的に活性な固有の各 構成素子によって反射される光・電子集積回路において、 前記光パターン又は該光パターンの部分は、１つ又は複数のホログラム（４） 及び選択に応じて付加的に光学レンズ（５）によって前記光・電子集積回路に反 射され、該反射は、場合によっては結像誤差によって歪まされて、前記１つ又は 複数のホログラムによって決められる各強度で、点鏡面状に１回又は複数回反射 されるように行われ（３）、前記反射された光パターンは、部分的に又は全体的 に前記光学的に活性な各構成素子、例えば、各光検出器及び／又は各光変調器に 入射して、前記パターンの１つ又は複数の各点から送出された各光強度を結合す ることができるように構成されていることを特徴とする光・電子集積回路。 ２．１つ又は複数のホログラムによって形成された付加的に不所望な各結像は、 回路の外側で、所望の各 結像と一緒に、及び／又は各光学的構成素子がない各場所に結像され、それによ り、妨害となる光学的結合は形成されず、その際、各シャッタ及び光吸収表面は 、その他の各ビーム経路を阻止することができるようになる請求の範囲第１項記 載の光・電子集積回路。 ３．１つ又は複数のホログラムの場合、全ての種類の各光回折構造体を使用する ことができ、前記光回折構造体は、該光回折構造体に入射した各波面を、各光点 の各結像が、前記光回折構造体だけによって、付加的なレンズ及び／又は付加的 な鏡を用いて形成されるように変化させ、その際、回折は、振幅、位相、偏波及 び／又は該振幅、該位相、該偏波の組合せを局所的に変えることによって形成さ れ、その際、前記局所的な変化は、可変に、例えば、電気光学的結晶又は液晶に よって、及び／又は各波面に依存することができ、当該の各ホログラムは、選択 的に各変調器、各偏波器、各フィルタ、各レンズ及び／又は各鏡を用いて順次並 列及び／又は順次前後して配列されており、それにより、光学的結合体が形成さ れ、該光学的結合体は、変化することができ、乃至相互に影響を及ぼすことがで きないようになる請求の範囲第１項又は第２項記載の光・電子集積回路。 ４．有利には、半導体単結晶である基板（１）の前面 及び／又は裏面上に、各光源（２）、例えば、各レーザダイオード及び／又は各 光ダイオードが設けられており、前記各光源は、光を上側及び／又は前記基板を 通って下側に照射し、及び／又は前記基板の前面及び／又は裏面上に、各光・電 子構成素子、例えば、各多重量子井戸構成素子及び／又は集積された各電気光学 的変調器が設けられており、前記各光・電子構成素子は、該各光・電子構成素子 に、上から、及び／又は前記基板を通って下から入射した、有利には、ホログラ ム（４，６）及び／又はレンズ（５，７）によって焦点を結ばれたレーザ光であ る光を、各伝達及び／又は反射特性の変化によって変調し、そこから、上及び／ 又は前記基板を通って下の方に送出された光分布を、各光学レンズ、各レンズ系 、又は、前記各回折レンズ（５，７）及び、例えば、反射する２進又はマルチレ ベル位相格子である前記ホログラム（４，６）によって、及び／又は、例えば、 厚ホログラム又は体積ホログラムである各多層ホログラムによってだけ、複数回 点鏡面状に反射され、且つ相互にずらされて前記基板面上に、上から及び／又は 前記基板を通って下から所望の強度で結像され（３）、更に、前記基板上の所定 個所に各検出器、例えば、各光ダイオード、各多重量子井戸構成素子及び／又は その他の各構成素子が設けられており、前記各検出器は、上から及び／又は前 記基板を通って下から入射した光を受信し、その際、前記光は、前記各構成素子 によって複数回変調することができ、その際、前記各ホログラムによって複数回 反射され、更に、各電気回路を、前記基板及び／又は該基板に取り付け形成され ている各層に設けることができる請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の光 ・電子集積回路。 ５．各画像形成ホログラム（４，６）、各光学レンズ、各レンズ系乃至各回折レ ンズ（５，７）は、基板面上及び／又は基板（１）内に設けられており、前記各 画像形成ホログラム（４，６）、各光学レンズ、各レンズ系乃至各回折レンズ（ ５，７）は、前記基板の前面及び／又は裏面に取り付けられている各光透過層上 及び／又は前記各光透過層内に取り付けられており、及び／又は、例えば、エッ チング処理によって、前記基板内に及び／又は前記基板上に取り付けられた各層 上に取付形成されたシャッタが設けられている請求の範囲第４項記載の光・電子 集積回路。 ６．そのような複数の光・電子集積回路は、サンドウィッチ構造形式で結合され ており、選択的に、各ホログラム、各光学レンズ、各レンズ系又は各回折レンズ は、光を一方の回路面から他方の回路面に投影する請求の範囲第４項又は第５項 記載の光・電子集積回路。 ７．各ＳＥＥＤ−(self electrooptic effect device)−構成素子（光双安定素 子）は、基板上に設けられており、前記各ＳＥＥＤ−構成素子は、入射光によっ て該各ＳＥＥＤ−構成素子の状態を変えることができる請求の範囲第１項、第２ 項、第３項、第４項、第５項又は第６項記載の光・電子集積回路。 ８．規則的な光分布は、繰り返して回路上に反射され、その結果、各光点の近傍 でその他の各光点が結像される請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第 ５項、第６項又は第７項記載の光・電子集積回路。 ９．マトリックス、行及び／又は列状の各光分布は、繰り返して１つの構成素子 又はマトリックス、行、及び／又は列状の各構成素子群、例えば、各光ダイオー ドにおいて反射される請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、第 ６項、第７項又は第８項記載の光・電子集積回路。