JPS62502070A - Programmable multi-stage lensless optical data processing system - Google Patents

Programmable multi-stage lensless optical data processing system

Info

Publication number
JPS62502070A
JPS62502070A JP61501364A JP50136486A JPS62502070A JP S62502070 A JPS62502070 A JP S62502070A JP 61501364 A JP61501364 A JP 61501364A JP 50136486 A JP50136486 A JP 50136486A JP S62502070 A JPS62502070 A JP S62502070A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
data
spatial light
modulators
modulator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP61501364A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0614161B2 (en
Inventor
グリンベーグ,ジヤン
ソツアフアー,ブレナード,エツチ
Original Assignee
ヒユ−ズ・エアクラフト・カンパニ−
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ヒユ−ズ・エアクラフト・カンパニ− filed Critical ヒユ−ズ・エアクラフト・カンパニ−
Publication of JPS62502070A publication Critical patent/JPS62502070A/en
Publication of JPH0614161B2 publication Critical patent/JPH0614161B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06EOPTICAL COMPUTING DEVICES; COMPUTING DEVICES USING OTHER RADIATIONS WITH SIMILAR PROPERTIES
    • G06E3/00Devices not provided for in group G06E1/00, e.g. for processing analogue or hybrid data
    • G06E3/001Analogue devices in which mathematical operations are carried out with the aid of optical or electro-optical elements
    • G06E3/005Analogue devices in which mathematical operations are carried out with the aid of optical or electro-optical elements using electro-optical or opto-electronic means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 プログラマブル多段レンズ無し 光学データ処理システム 発明の分野 本発明は一般に、光学的な計算とデータ処理のシステムに関し、特に、光学デー タについて多種多様な複雑な計算を実行するために、電気的なプログラマブル多 段レンズ無し光学プロセッサに関する。[Detailed description of the invention] No programmable multistage lens optical data processing system field of invention TECHNICAL FIELD This invention relates generally to optical computing and data processing systems, and more particularly to optical data processing systems. Electrical programmable multimeters to perform a wide variety of complex calculations on The present invention relates to a stage lensless optical processor.

発明の背景 ベクトルとマトリクスデータの光学処理は、その潜在的な高効率の計算実行能力 と、コンピュータによる強力な画像処理へのその自然な適用性が知られている。Background of the invention Optical processing of vector and matrix data has the potential to perform highly efficient calculations. and its natural applicability to powerful image processing by computers.

画像、あるいは、他の空間的に関係づけることができるデータは、ラスターある いはデータ要素のベクトルスキャンからなるマトリクスとして扱われ、それらは 、それらの実際の、すなわち、有効分解能限界において、画素として一般に呼ば れる。普通の画像は、連続する一連のそのような画像で形成される光学ビームの 断面として切り取られたアナログ映像フレームによって分類される。各アナログ 画像フレームは普通、効果的に連続し゛て空間的に分布された画素データの配列 を有する。他に、不連続なマトリクスデータは、例えば、その局所化された強度 、あるいは、偏光ベクトルによってデータビームの断面を空間的に変調すること によってデータビーム上にffi畳される。Images or other spatially related data are raster or as a matrix consisting of vector scans of data elements, which are , commonly referred to as pixels, at their actual or effective resolution limit. It will be done. An ordinary image is a sequence of optical beams formed by a series of such images. Classified by analog video frames cut out as cross-sections. each analog An image frame is typically an array of pixel data that is effectively contiguous and spatially distributed. has. In addition, discontinuous matrix data can e.g. , or spatially modulating the cross-section of the data beam by the polarization vector ffi is convolved onto the data beam by .

どんな場合にも、光学処理は、基本的にパラレル処理であるという性質のために 、非常にポテンショナルが高い。もちろん、パラレル化は一時に完全な画像処理 をするために生じる。各画素は分離されたデータなので、パラレルに処理される データの量は、画像の有効な分解能に一般に等しい。さらに、光学処理は、従来 得られたのと同じフォーマットでデータを処理するという長所を有する。普通、 画像の強調と認識のような応用に対して、処理されるべきデータは単一の画像と して、あるいは、画像フレームのラスタースキャンとして、一般に得られる。潜 在的にはその時、光学プロセッサは、従来の、あるいは、他の中間処理なしで、 直接データを受付ける。画像データの有益な値が画像の有効分解能と、考えられ る画像の数に連れて増加するので、光学処理の独特なそしてユニークな属性は非 常に望ましくなる。In any case, due to the essentially parallel nature of optical processing, , has very high potential. Of course, parallelization means complete image processing at once. arise in order to do something. Each pixel is separate data, so it is processed in parallel. The amount of data is generally equal to the effective resolution of the image. Furthermore, optical processing is traditionally It has the advantage of processing the data in the same format in which it was obtained. usually, For applications such as image enhancement and recognition, the data to be processed is a single image and or as a raster scan of image frames. Submissive Currently, optical processors can Accept data directly. The useful value of image data is considered to be the effective resolution of the image. The distinctive and unique attributes of optical processing are Always be desirable.

従来、光学処理は、迷択された空間的なマスクを介して処理されるべき画像を適 当な光学検出器上に射影することによって実行される。マスクそれ自体は、その 最も簡単な形であって、フィルムに固定される画像にすぎない。そのような場合 でも、比較的複雑な光学処理計算は実行される。Traditionally, optical processing applies the image to be processed through a misguided spatial mask. This is done by projecting the image onto a suitable optical detector. The mask itself is In its simplest form, it is simply an image fixed on film. in such case However, relatively complex optical processing calculations can be performed.

しかしながら、光学プロセッサ射影システムは、点光源、視野を調整し焦点を合 せるレンズ、偏光板と偏光回転板、ビームスプリッタおよびミラーような、アー クランプを含む種々の高度に特殊化された構成物を一般に必要とする。それらの それぞれの組立ての複雑さに加えて、これらの構成物は、互いに空間的に離され ていて、しばしば限界近くまで調整されて組立てられ、維持されなければならな い。結果として、光学処理装置は巨大であり、′環境、特に、振動と汚染に影響 されやすく、特に、1つか、あるいは、2.3にすぎない非常に接近した関連す る光学処理計算の実行が制限される。However, an optical processor projection system uses a point light source, adjusts the field of view and focuses arc lenses, polarizers and rotators, beam splitters and mirrors. A variety of highly specialized components, including clamps, are generally required. Them In addition to the complexity of each assembly, these constructs are spatially separated from each other. and must be assembled and maintained, often to near critical limits. stomach. As a result, optical processing equipment is bulky and sensitive to the environment, especially vibration and contamination. particularly when there are only one or two or more closely related Execution of optical processing calculations is restricted.

写真フィルに加えて、光学プロセッサのための一時的に可変のマスクが2次元空 間光変調器(SLM)として実現され、それは、電気的活性化によって、マスク によってデータビームに重畳された空間的に分布するデータの選択的な変更を生 じる。標準的な2次元(2D)SLMは電気光学的に活性化される反射形液晶光 バルブを使用することによって実現され、それは、カソードレイ管に接続される 。画像の二重シリアルな電気光学変換の非効率さにも拘らず、そのような2DS LMデバイスは特定の制限内で多くの応用に対して十分に機能する。不幸にも、 これらの性能の限界は、普通10m秒より大きく、比較的遅い液晶光バルブの応 答時間により決まる。これは、光学プロセッサの高速処理能力に自然に直接影響 を与える。さらに、この種のマスクを使用することは、焦点を合せること、ビー ムを分離すること、および、支持構成物を必要とし、その結果、光学プロセッサ は機械的に複雑となる。In addition to the photographic filter, a temporally variable mask for the optical processor is Implemented as a light modulator (SLM), it can be produces selective modifications of the spatially distributed data superimposed on the data beam by Jiru. A standard two-dimensional (2D) SLM is an electro-optically activated reflective liquid crystal light realized by using a valve, which is connected to the cathode ray tube . Despite the inefficiency of dual serial electro-optic conversion of images, such 2DS LM devices function satisfactorily for many applications within certain limits. Unfortunately, These performance limits are due to the relatively slow response of liquid crystal light valves, typically greater than 10 msec. Depends on answer time. This naturally has a direct impact on the high-speed processing capabilities of optical processors. give. In addition, using this kind of mask makes it difficult to focus, optical processors and support structures, resulting in becomes mechanically complex.

2次元SLMマスクはまた、2次元空間に分布された電極配列によって活性化さ れる固体電気光学素子の形で実現され゛た。画像を変調することは、それらの各 意図されたデータ値に対応するアナログ値に電極の各電位を別々に設定すること によって効率的になされる。予想されるように、そのようなの2乗に比例して増 加する。光学データ処理(例えば、N−1000では、100万個の電極をアド レス指定しなければならない)に十分に利用できるほど高いデータ速度での動作 が可能となるように、N2電極が独立してアドレス指定可能でなければならない 場合には、複雑さはさらに増加する。不幸にも、製造技術の現在のレベルは、十 分に適切な高い分解能の独立画素をアドレス指定できる2次元SLMデバイスの 再現性ある製造に対する実際の障害となっている。低効率の分解能のマスクを代 わりに使用することは、光学プロセッサの高速データ処理能力に直接影響を与え る。The 2D SLM mask is also activated by an array of electrodes distributed in 2D space. It was realized in the form of a solid-state electro-optic device. Modulating the images means that each of them Separately setting each electrode potential to an analog value corresponding to the intended data value This can be done efficiently by As expected, such Add. Optical data processing (for example, N-1000 adds 1 million electrodes) operating at data rates high enough to be used for The N2 electrode must be independently addressable so that In some cases, the complexity increases further. Unfortunately, the current level of manufacturing technology is 2D SLM device that can address independent pixels with appropriate high resolution in minutes. This poses a real barrier to reproducible manufacturing. Substitutes low-efficiency resolution masks. The use of a Ru.

発明の概要 従って、本発明の目的は、先行技術における欠陥のほとんどを、全てではないに しろ、避け、克服して、種々の複雑なデータ処理機能を実行するように柔軟に、 信頼性あるように動作することができる光学データプロセッサを提供することで ある。Summary of the invention It is therefore an object of the present invention to overcome most, if not all, of the deficiencies in the prior art. Flexible to perform, avoid, and overcome a variety of complex data processing functions, By providing an optical data processor that can operate reliably be.

本発明においてこれは、光学データビームを空間的に変調するための複数の変調 器と、変調器間の光学データビームのレンズを使用しないで転送するように、各 変調器のレンズを使用しない内部接続のための手段と、および、光学データビー ムのプログラム可能な処理を許すように複数の変調器を制゛御するための手段と を具備する光学データビームを処理するための装置を提供することにより達成さ れる。In the present invention, this includes multiple modulations for spatially modulating the optical data beam. for lensless transfer of optical data beams between the modulator and the modulator. A means for lensless internal connection of the modulator, and an optical databeam. a means for controlling multiple modulators to permit programmable processing of the modulators; This is achieved by providing an apparatus for processing an optical data beam comprising It will be done.

このようにして、本発明の長所は、焦点を合せるためのレンズと、他の関連する 構成物を必要とせず、結果的に、小さい体積で済み、適当な、そして、正確な動 作を保証するための据付は後の再調整を必要としないことである。Thus, an advantage of the present invention is that the lens for focusing and other related No components are required, resulting in a small volume and a suitable and precise movement. Installation to guarantee performance is such that no subsequent readjustment is required.

本発明の他の長所は、種々の機能的に異なる空間光変調器を有するように構成す ることができることである。Another advantage of the present invention is that it can be configured to have a variety of functionally different spatial light modulators. It is something that can be done.

さらに、本発明の長所は、種々の異なる光学データ処理機能を最適に実行するよ うに構成することができることである。Furthermore, the advantages of the present invention are that it can be used to optimally perform a variety of different optical data processing functions. This means that it can be configured as follows.

また更に、本発明の長所は、重要な異なる光学データ処理機能を実行するように 、必要により、動的にまた電気的に再構成されることができることである。Still further, advantages of the present invention provide that the present invention is capable of performing important different optical data processing functions. , and can be dynamically and electrically reconfigured as needed.

まだ他に、本発明の長所は、最大の柔軟性を有する動作構成を提供するために必 要な全ての構成物を有しながら、従来技術のシステムと比゛べて、比較的最少の 構成物による構成のみを必要とする小さくて、固定でできていて、堅牢な構成で あることである。Yet another advantage of the present invention is that it provides the necessary operating configurations with maximum flexibility. It has all the necessary components, yet has a relatively minimal amount compared to prior art systems. A small, fixed, and robust configuration that requires only component configuration. It is a certain thing.

さらに、本発明の長所は、固体、あるいは、液晶電気光学デバイスを利用するこ とである。Further advantages of the present invention include the use of solid state or liquid crystal electro-optic devices. That is.

さらに、本発明の他の長所は、動作すべき1つの集積的に結合されたインコヒー レントな光源を必要とするにすぎないことである。Furthermore, another advantage of the present invention is that one integrally coupled incoherent unit to operate It simply requires a high-quality light source.

図面の簡単な説明 添附図面と関連して考察される以下の詳細な説明を参照し゛て、本発明の他の特 徴がよりよく理解され、容易に明らかになる。なお、同じ構成物は図面中で同じ 参照番号で指定される。ここで、 第1図は、本発明に従って、好ましい光学データ処理システムのブロックの斜視 図であり、 第2図は、本発明に従って構成された光学データプロセッサの一般的な実施例の 側面図であり、 第3図は、本発明で利用される電気光学空間光変調器の詳細な斜視図であり、 第4図は、本発明で利用される他の電気光学空間光変調器の詳細な斜視図であり 、 第5図は、動作の好ましい方法を説明示すための本発明の実施g、11の展開さ れた斜視図である。Brief description of the drawing Other features of the invention may be understood with reference to the following detailed description considered in conjunction with the accompanying drawings. Signs are better understood and more readily apparent. Note that the same components are the same in the drawings. Specified by reference number. here, FIG. 1 is a perspective view of a block of a preferred optical data processing system according to the present invention. is a diagram, FIG. 2 shows a general embodiment of an optical data processor constructed in accordance with the present invention. A side view, FIG. 3 is a detailed perspective view of an electro-optic spatial light modulator utilized in the present invention; FIG. 4 is a detailed perspective view of another electro-optic spatial light modulator utilized in the present invention. , FIG. 5 shows a development of embodiment g, 11 of the invention to illustrate and illustrate a preferred method of operation. FIG.

発明の詳細な説明 一般に引用番号lOで示される、本発明によるシステムの実施例が第1図に示さ れる。特に、主に引用番号20によって示される多段光学データプロセッサ(O DP)は、マイクロコントローラ12とインターフェイスレジスタ18.22、 z4.30.32、および、34によって動作がサポートされる。0DP20の 構造を以下に詳細に説明する間に、OD P 20の話本的な動作構成部が、フ ラットパネル光源14、マトリックスアレイアキュミュレータ1Gおよび複数の 空間光変調器(SLM)3(i、38.40.42.44、および46を含めて 第1図に示される。光源14によって発生された比較的一様なビームが空間光変 調器の各々を介して連続して伝送され、アキュミュレータ16によって最゛終的 に受信されるように、光源14、アキュミュレータ16、および、SLM3B、 38.40.42.44、および、4Gは、互いに近接した平行平面として供給 される。空間光変調器の各々によって供給されるデータを得るデータ伝送機構と して光ビームは有効に使用され、そのデータはアキュミュレータtCに順番に供 給される。空間光変調器の各々の動作は、当該空間的に分配された活性化電位に 関する空間的な伝導度の変位によって説明されることができる。少なくとも第1 次近似では、空間光変調器の伝導度は印加される電位に直接比例する。このよう に、2つのシリアルに結合された空間光変調器の組合わされた伝導度(TO)は 、空間光変調器の各伝導度の積に比例する。組合わされた伝導度Toは、このよ うにして、TO−TlxT2 (1) TO=αβVIV2 (2) と書かれる。ここで、VlとV2は各々印加電位であり、αとβは各空間光変調 器の印加電圧係数への伝導度である。広がった一連の空間光変調器が、本発明に 従って、シリアルに結合された場合、多段空間光変調器のスタックの組合わされ た伝導度TOは、個々の空間光変調器の各伝導度の積に比例する。フラットパネ ル14によって発生される光ビームは、このようにして、空間光変調器36.3 8.40.42.44、および、4Gの各々の空間的に分布した相対伝導度に対 応する空間分布データを得るように導かれることができる。Detailed description of the invention An embodiment of the system according to the invention, generally designated by the reference number lO, is shown in FIG. It will be done. In particular, the multi-stage optical data processor (O DP) is a microcontroller 12 and an interface register 18.22, Operation is supported by z4.30.32 and z4.30.34. 0DP20 While the structure will be explained in detail below, the story-like operational components of ODP 20 will be explained in detail below. A rat panel light source 14, a matrix array accumulator 1G, and a plurality of Spatial Light Modulator (SLM) 3 (including i, 38.40.42.44, and 46 It is shown in FIG. The relatively uniform beam produced by light source 14 undergoes spatial light variation. are transmitted successively through each of the regulators, and the final The light source 14, the accumulator 16, and the SLM 3B, 38.40.42.44 and 4G are provided as parallel planes close to each other be done. a data transmission mechanism for obtaining data provided by each of the spatial light modulators; The light beam is effectively used, and its data is in turn provided to the accumulator tC. be provided. The operation of each spatial light modulator depends on the spatially distributed activation potential. can be explained by the spatial conductivity displacement associated with at least the first In a second approximation, the conductivity of the spatial light modulator is directly proportional to the applied potential. like this , the combined conductivity (TO) of two serially coupled spatial light modulators is , is proportional to the product of each conductivity of the spatial light modulator. The combined conductivity To is thus TO-TlxT2 (1) TO=αβVIV2 (2) is written. Here, Vl and V2 are the applied potentials, and α and β are each spatial light modulation. It is the conductivity to the applied voltage coefficient of the device. An extended series of spatial light modulators is provided by the present invention. Therefore, when coupled serially, the combined stack of multistage spatial light modulators The conductivity TO is proportional to the product of the conductivities of the individual spatial light modulators. flat panel The light beam generated by the lens 14 is thus transmitted to the spatial light modulator 36.3. 8.40.42.44, and for the spatially distributed relative conductivity of each of 4G. can be derived to obtain corresponding spatial distribution data.

本発明の実施例に従って、空間的に関連ずけられたデータは、インターフェイス レジスタ22.24.26.30.32、および、34を介して、空間光変調器 36.38.40.42.44、および、4Gに供給される。これらのレジスタ は高速デジタルデータの格納レジスタ、バッファ、デジタル−アナログデータコ ンバータとして動作することが望ましい。以下に詳細に説明するように、空間光 変調器のスタックは複数の1次元空間光変調器と1つ以上の2次元空間光変調器 を有することが望ましい。In accordance with embodiments of the present invention, spatially related data is provided via an interface. Through registers 22.24.26.30.32 and 34, the spatial light modulator 36.38.40.42.44 and 4G. These registers are high-speed digital data storage registers, buffers, and digital-to-analog data controllers. It is desirable to operate as a converter. Spatial light, as detailed below A stack of modulators includes a plurality of one-dimensional spatial light modulators and one or more two-dimensional spatial light modulators. It is desirable to have

第1図に示されるように、1次元空間光変調器36.38.4o、42、および 、44は、インターフェイスデータライン60.78.62.80、および、6 4を介して、各レジスタ22.30.24.32、および、26に結合されてい る。2次元空間光変調器4Gはインターフェイスデータライン82を介してレジ スタ34からデータを受取る。As shown in FIG. 1, one-dimensional spatial light modulators 36.38.4o, 42, and , 44 are interface data lines 60.78.62.80 and 6 4 to each register 22, 30, 24, 32, and 26. Ru. The two-dimensional spatial light modulator 4G is connected to the register via the interface data line 82. Data is received from the star 34.

インターフェイスレジスタ22.24.2B、30.32、および、34は、外 部センサによって供給されるパラレルの形のデータを受取ることが望ましい。プ ロセッサコントロールバス50.70を介してマイクロコントローラ12は制御 信号を供給する。Interface registers 22.24.2B, 30.32, and 34 are It is desirable to receive data in parallel form provided by multiple sensors. P Microcontroller 12 via processor control bus 50.70 controls supply the signal.

プロセッサコントローラバス50.70は、分離されているとして示され、また 、レジスタコントロールライン52.54.5G、72.74、および、7Bに よってレジスタに各々接続されている。Processor controller bus 50.70 is shown as separate and , to register control lines 52.54.5G, 72.74, and 7B. Therefore, they are each connected to a register.

一方、インターフェイスレジスタは、コントロールマルチプレクサを介して、マ イクロコントローラ12によって駆動される単一で、共通のコントロールバスに 交互に接続される。しかしながら、どちらの場合も、マイクロコントローラ12 が、その予め決められたデータをそれに選択的に供給するようにレジスタ22. 24.26.30、および、34に渡って十分な制御を行なうことだけが必須で ある。光学データプロセッサシステム10は、アキュミュレータ1Bとプロセッ サ出力の間に結合された出力レジスタ18に供給されて完了する。アキュミュレ ータteそれ自身は、入射光強度を、空間光変調器3B、38.40.42.4 4、および、46のそれを少なくともマツチングさせるアレイ分解能でデータビ ームを表わす当該電位に変換することができるマド、リックスアレイ光感知デバ イスである。以下に詳細に説明するように、クロック発生器83によって供給さ れるクロック信号によって、出力インターフェイスバス88を介してデータ出力 レジスタ18にシフトされることができる光ビームデータを、アキュミュレータ IBはアキュミュレートする。On the other hand, the interface registers are controlled via the control multiplexer. A single, common control bus driven by the microcontroller 12 connected alternately. However, in both cases, the microcontroller 12 register 22 . selectively supplies the predetermined data thereto. 24.26.30 and sufficient control over 34 is essential. be. The optical data processor system 10 includes an accumulator 1B and a processor. is completed by being supplied to an output register 18 coupled between the sensor outputs. Accumule The data itself changes the incident light intensity to the spatial light modulator 3B, 38.40.42.4 4, and a data bit with an array resolution that matches at least that of 46. A Mad, Rix array light-sensing device that can convert the electrical potential to represent the It's a chair. clock generator 83, as described in detail below. Data output via output interface bus 88 by a clock signal The light beam data that can be shifted into the register 18 is transferred to the accumulator. IB accumulates.

アキュミュレータ1Gはまた、光学データプロセッサ20の動作期間中にアキュ ミュレータ16の中で実行されるべき種々のシフトと合計の動作ができるように 、円形シフトバス86と横方向シフトバス84を有する。Accumulator 1G also provides an accumulator during operation of optical data processor 20. Allows for various shift and sum operations to be performed within the simulator 16. , a circular shift bus 86 and a lateral shift bus 84.

データ出力レジスタ18は、アキュミュレータ1Bからのシフトされた出力デー タをプロセッサデータ出力バス90を介してプロセッサ出力に流す高速アナログ −デジタルコンバータ、シフトレジスタ、および、バッファであることが望まし い。Data output register 18 receives shifted output data from accumulator 1B. high-speed analog data to the processor output via the processor data output bus 90. - Preferably digital converters, shift registers, and buffers. stomach.

前述から明らかなように、マイクロコントローラ12は光学データプロセッサ2 0に渡って完全な制御を行なう。どんな望ましいデータも、望ましいデータ処理 アルゴリズムを実行するように、空間光変調器のどんな特定の組合せにも供給さ れることができる。任意の特定の光学的データ処理アルゴリズムの実行に必要な これらの空間光変調器だけが、本発明によ゛る光学データプロセッサ20に実際 に利用される必要があるということが、特にたやすい。光学データプロセッサ2 0の中の空間光変調器には、空間光変調器を最大伝導度に一様に保持するために 、各データレジスタを介して適当なデータが供給される。結果的に、選択された 空間光変調器は、適当なデ−クプログラムによって効果的に光学データプロセッ サから除かれる。このようにして、光学データ処理システムIOは光学データ処 理計算の実行のための非常に柔軟な環境を提供する。As is clear from the foregoing, the microcontroller 12 is connected to the optical data processor 2. Full control over 0. Any desired data, desired data processing supplied to any particular combination of spatial light modulators to run the algorithm. can be required to perform any particular optical data processing algorithm. Only these spatial light modulators are actually included in the optical data processor 20 according to the present invention. It is especially easy to need to be used. optical data processor 2 0 for the spatial light modulator to uniformly hold the spatial light modulator at maximum conductivity. , appropriate data is supplied via each data register. As a result, selected Spatial light modulators can be effectively optical data processed by appropriate disk programs. removed from service. In this way, the optical data processing system IO Provides a highly flexible environment for performing scientific calculations.

本発明の実施例に従って製造された例としての光学データプロセッサ20の構成 が第2図に示される。示される実施例は、本発明の実施例に組込まれる基本的構 成物の実質的に全てを含む例である。Configuration of an example optical data processor 20 manufactured in accordance with embodiments of the invention is shown in FIG. The illustrated embodiments illustrate the basic structure incorporated into embodiments of the present invention. This example includes substantially all of the components.

光学データプロセッサの構成物は、光源91と、SLM段92と、および、デー タビーム受信器93の部分として機能的に分けられる。光源91は必須的に、フ ラットパネル光源14を有し、付加的に光ビームバッファ構成物94を有する。The components of the optical data processor include a light source 91, an SLM stage 92, and a data processor. It is functionally divided as a part of the tab beam receiver 93. The light source 91 is essentially It has a rat panel light source 14 and additionally has a light beam buffer arrangement 94 .

フラットパネル光源14はエレクトロルミネッセンス表示パネルか、あるいは代 わりに、ガスプラズマ表示パネル、LED、LEDアレイ、レーザーダイオード 、あるいは、レーザーダイオードアレイであることが望ましい。バッファ構成物 94は、フラットパネル表示パネルによって作られた光を空間的に一様な光ビー ムにするために利用されることが望ましい。ガスプラズマ表示が利用される場合 、バッファ構成物94はさらに、プラズマ表示14から発生される熱から光学デ ータプロセッサ20の残りのものを隔離するように機能する。どちらの場合でも 、バッファ構成物94は約0.25インチの厚さを有する光学ガラス板であるこ とが望ましい。Flat panel light source 14 may be an electroluminescent display panel or alternative. Instead, gas plasma display panels, LEDs, LED arrays, laser diodes , or preferably a laser diode array. buffer composition 94 transforms the light produced by a flat panel display panel into a spatially uniform light beam. It is desirable that it be used to create a system. When gas plasma display is used , buffer structure 94 further protects the optical device from heat generated by plasma display 14. functions to isolate the remainder of the data processor 20. In either case , buffer arrangement 94 is an optical glass plate having a thickness of approximately 0.25 inches. is desirable.

光学データプロセッサlOの塊は、SLM段のシリアルなスタックによって形成 され、そのSLM段92は代表的である。The optical data processor IO mass is formed by a serial stack of SLM stages. and its SLM stage 92 is representative.

各段がそれらの構成物の組合せによって同一であることが望ましく、一方、各S LMは唯一必須の構成物である。望ましくは、SLMは他の支持を必要としない 堅牢な構成であることである。そのような実施例において、SLMは、互いに直 ぐ隣に置かれ、光学的に透明な絶縁薄膜によってのみ分離され、空間光変調器の 最適な小さい多段スタックを生ずる。しかしながら、空間光変調器が、例えば、 それら自身の支持を提供するために不十分な構造的強度しかない材料でできてい て、段92はさらに、支持光フアイバー板102を有する。光フアイバー板10 2のファイバーは勿論、光学データプロセッサ20の主軸に平行な円周軸と一致 されている。また、光フアイバー板102を利用するそのような実施例において 、また、空間光変調器の重要な動作が光ビームの偏光変調によってなされる場合 、偏光器64はSLM44と光フアイバー板102の間に設けられることが望ま しい。偏光器64により、さらに、本発明のローカル偏光ベクトルデータを表す 実施例において、偏光されない光学データビーム源14が利用されることができ る。Preferably, each stage is identical in combination of its components, while each stage LM is the only essential component. Preferably, the SLM does not require any other support. The structure should be robust. In such embodiments, the SLMs are directly connected to each other. of the spatial light modulator, placed next to each other and separated only by an optically transparent insulating thin film Produces an optimal small multi-level stack. However, if a spatial light modulator, e.g. Made of materials that have insufficient structural strength to provide their own support In addition, the stage 92 further includes a supporting fiber optic plate 102 . Optical fiber board 10 Of course, the fiber of No. 2 coincides with the circumferential axis parallel to the main axis of the optical data processor 20. has been done. Also, in such embodiments utilizing fiber optic plate 102, , and if the important operation of the spatial light modulator is done by polarization modulation of the light beam , the polarizer 64 is preferably provided between the SLM 44 and the optical fiber plate 102. Yes. Polarizer 64 further represents local polarization vector data of the present invention. In embodiments, an unpolarized optical data beam source 14 may be utilized. Ru.

空間光変調器の動作の基本が、(偏光回転の代わりに)光吸収であるならば、偏 光器は必要ない。If the basis of the operation of a spatial light modulator is light absorption (instead of polarization rotation), then the polarization No light equipment required.

データビーム受信器93は必須的にアキュミュレータ構成物16を有する。アキ ュミュレータ1Gは光学検出器の固体マトリ゛ツクスアレイであることが望まし い。特に、光学検出器アレイは、光学データプロセッサ20の効果的分解能に同 等なアレイ密度に供給される従来の電荷結合デバイス(CCD)の2次元シフト レジスタアレイであることが望ましい。CCDアレイを使用することは、マイク ロコントローラ12によって直接コントロールされることができるCCDシフト レジスタ回路の製造を容易にすることと同様に、電荷蓄積、すなわち、データ合 計能力のために望まれる。さらに、CCDアレイを使用することにより、アキュ ミュレークlGから円形シフトデータバス86を介してアキュミュレータ16に 回帰されるべきデータリターンバス88にデータがシフトされることができるこ とにより、アキュミュレータ16の動作の実質的な柔軟性がもたらされる。さら に、アキュミュレータteは、第1図に一般的に示されるように、横方向シフト データバス84を介してそれに含まれるデータの横方向循環を許すために、隣の レジスタとの伝達経路の内部接続を使用することによって望ましい柔軟性を有す る。結果的に、アキュミュレータ1Bはマイクロコントローラ12の直接のコン トロールの下に、シフトと合計の動作を含む全く複雑な光学データ処理アルゴリ ズムの実行に効果的に利用されることができる。The data beam receiver 93 essentially has an accumulator arrangement 16 . Aki Preferably, the simulator 1G is a solid state matrix array of optical detectors. stomach. In particular, the optical detector array has an effective resolution similar to that of the optical data processor 20. Two-dimensional shift of conventional charge-coupled devices (CCDs) provided with equal array density Preferably, it is a register array. Using a CCD array can CCD shift that can be directly controlled by controller 12 Charge storage, i.e., data integration, as well as facilitating the fabrication of resistor circuits. Desired for metering ability. Furthermore, by using a CCD array, from Murake IG to accumulator 16 via circular shift data bus 86. That data can be shifted onto the data return bus 88 to be returned. This provides substantial flexibility in the operation of accumulator 16. Sara , the accumulator te has a lateral shift as generally shown in FIG. To permit lateral circulation of data contained therein via data bus 84, Have the desired flexibility by using internal connections in the transmission path with registers. Ru. Consequently, accumulator 1B is a direct controller of microcontroller 12. Underneath the trawl is a totally complex optical data processing algorithm that includes shift and sum operations. can be effectively used to implement the system.

データビーム受信器93は、アキュミュレータ18を光学データプロセッサ20 の最終段92のSLM44に内部接続する際に、望まれるように、光フアイバー 板122を付加的に有する。The data beam receiver 93 connects the accumulator 18 to the optical data processor 20. When interconnecting to the SLM 44 of the final stage 92 of the It additionally has a plate 122.

本発明による1次元空間光変調器の実施例が第3図と第4図に示される。第3図 に示される空間光変調器130は、ストライブ電極136と電位参照平面140 が各々供給される2つの主な平行な向い合う表面を有する電気光学索子132を 有する。An embodiment of a one-dimensional spatial light modulator according to the invention is shown in FIGS. 3 and 4. Figure 3 The spatial light modulator 130 shown in FIG. an electro-optic cord 132 having two main parallel opposing surfaces each provided with have

電気光学素子132は、それはKD2 POaあるいはBaTiO3のような固 体電気光学材料であり、送信モードで液晶光バルブとして働く。この後者の材料 による偏光は、光が通過する材料のその部分に横切って印加される縦方向と横方 向の電位に比例して局所的に光を変調する。この材料は特徴的には、約1平方イ ンチの主な表面領域に対して約5からlOミルの厚さに供給された電気光学素子 132として利用されるとき、本発明の目的のために適当に自己支持するべき十 分な構造強度を有する。The electro-optic element 132 is made of a solid material such as KD2 POa or BaTiO3. The body is an electro-optic material and works as a liquid crystal light valve in transmission mode. This latter material Polarization due to the longitudinal and transverse polarization applied across that part of the material through which the light passes It modulates the light locally in proportion to the potential in the direction. This material characteristically has approximately 1 square inch The electro-optic element is provided to a thickness of about 5 to 10 mils for the main surface area of the inch. 132, which should be suitably self-supporting for purposes of the present invention. It has sufficient structural strength.

電気光学素子132の活性領域が、ストライブ電極13Bと参照平面電極140 の各々の間に必然的に存在するので、電極13G 、140はインジウムスズ酸 化物のような高伝導性の透明な月利で作られることが望ましい。電極13Bと1 40への接触は、従来のワイヤ接合、あるいは、半田付は内部接続技術を使用し て取付けられる別々の電極リード134.138を各々使用してなされることが 望ましい。The active region of the electro-optical element 132 is connected to the stripe electrode 13B and the reference plane electrode 140. Therefore, the electrodes 13G and 140 are made of indium stannate. Preferably made of a highly conductive transparent material such as oxide. Electrodes 13B and 1 Contacts to 40 can be made using conventional wire bonding or soldering using internal connection techniques. This can be done using separate electrode leads 134, 138 each attached to the desirable.

空間光変調器130の変化は、本発明で特に有用な0次元、すなわち!様な空間 光変調器を提供する。ストライブ電極リード134を共通に接続することにより 、電気光学材料132の伝導度は全ての画素位置において一様に変調される。代 わりに、電気光学材料132の主な表面全体をカバーする単一電極がストライブ 電極130の代わりに使われる。Variation of the spatial light modulator 130 is particularly useful in the present invention in the zero dimension, ie! various spaces Provides optical modulators. By commonly connecting the stripe electrode leads 134 , the conductivity of the electro-optic material 132 is modulated uniformly at all pixel locations. teenager Instead, a single electrode covering the entire major surface of the electro-optic material 132 is striped. It is used instead of electrode 130.

の主な表面上の信号15Gと参照電位15g電極の相対的な変位によって、第3 図のそれとは異なっていることが重要である。By the relative displacement of the signal 15G and reference potential 15g electrodes on the main surface of the third It is important that it differs from that shown in the diagram.

名主な表面上には、参照電位電極158が、内部デジタル電極構成を形成するよ うに、信号電極15Gの対の間に設けられ、それは、電気光学素子152の両方 の主な表面上で必然的に同じである。電気光学素子152の活性部分は信号電極 156とその表面に近い参照電位電極158の各々の間にある。このようにして 、達成可能な電気光学効果は電気光学素子152の両方の表面の利用によって増 強される。更に、電気光学索子152の活性部分は信号電極15Bによって遮光 されないので、電極15G 、158の全ては、電気光学素子152の活性領域 を効果的にマスクするためにさらに有効に利用される、アルミニウムのような不 透明な伝導材料でできている。すなわち、電極158 、158は、電気光学素 子152を通過している間にそれらが発散するように、データビームの各画素端 部分を阻止するために利用される。On the main surface, a reference potential electrode 158 is provided to form an internal digital electrode configuration. It is provided between the pair of signal electrodes 15G, and it is provided between both of the electro-optical elements 152. are necessarily the same on the main surfaces. The active part of the electro-optical element 152 is a signal electrode. 156 and a reference potential electrode 158 near its surface. In this way , the achievable electro-optic effect is increased by utilizing both surfaces of the electro-optic element 152. be strengthened. Furthermore, the active portion of the electro-optic cable 152 is shielded from light by the signal electrode 15B. Therefore, all of the electrodes 15G and 158 are in the active region of the electro-optical element 152. metals such as aluminium, which can be further utilized to effectively mask Made of transparent conductive material. That is, the electrodes 158, 158 are electro-optical elements. each pixel end of the data beam so that they diverge while passing through the data beams 152. Used to block parts.

第3図の空間光変調器130と同様に、電気光学素子152は、液晶光バルブ、 あるいは、固体電気光学材料のどちらかである。より早い電気光学的応答時間、 より大きな構造強度、および、製造の容易さのために、L 1Nb03 、L  1Ta03、BaTi 03 、S rxB=a+−XNb03とP L、 Z  Tのような横方向電界偏光度:J8電気光学材料が望ましい。これらの材料は 、上記偏光変調材料KD2 Potと一般に同じ構造強度時を使用して取付!す られることか、繰返しとなる・が望ましい。Similar to spatial light modulator 130 of FIG. 3, electro-optic element 152 includes a liquid crystal light valve, Alternatively, it is either a solid electro-optic material. faster electro-optical response time, For greater structural strength and ease of manufacture, L1Nb03, L 1 Ta03, BaTi 03, S rxB=a+-XNb03 and P L, Z Transverse electric field polarization degree such as T: J8 electro-optic material is preferred. These materials are , Attach using the above polarization modulating material KD2 Pot and generally the same structural strength! vinegar It is desirable to be able to do it repeatedly.

ユニークなアルゴリズムを使用して種々の複雑なデータ処理機能を実現する際の 本発明の多機能さは、第5図を参照して、最もよく描かれている。本発明の詳細 な説明を容易にするだめに、光学データプロセッサ20の実施例は、一連の平面 A、B、C,D、E、およびFとして機能的に描かれている。in implementing various complex data processing functions using unique algorithms. The versatility of the present invention is best illustrated with reference to FIG. Details of the invention For ease of explanation, the embodiment of optical data processor 20 is illustrated in a series of planes. Functionally depicted as A, B, C, D, E, and F.

各平面は座標系200のX軸とY軸に平行で、Z軸に沿って分布している。記述 を簡単にするために、光学データプロセッサ20は3X3の画素の有効分解能を 有するとして示されている。描かれているように、平面A、B、および、Cは、 それぞれ、バス234.23B 、238によって1次元空間光変調器202. 204.20Bに内部接続され、バス222.224.22(iによってマイク ロコントローラ12に内部接続されるレジスタ212.214.2isを有する 。レジスタ212.214.2ieは各々、3X3の画素のバッファアレイを有 する。AとBの平面1次元空間光変調器202.204は、(X軸に平行な)3 画素の列の変調を行なう。平面Cの空間的光変調器20Bは、(Y軸に平行な) 3画素行の変調を行なうものとして区別される。Each plane is parallel to the X and Y axes of the coordinate system 200 and distributed along the Z axis. description To simplify the process, the optical data processor 20 has an effective resolution of 3×3 pixels. shown as having. As depicted, planes A, B, and C are The one-dimensional spatial light modulators 202 . internally connected to bus 204.20B and microphone via bus 222.224.22 (i has a register 212.214.2is internally connected to the controller 12. . Registers 212.214.2ie each have a 3x3 pixel buffer array. do. The planar one-dimensional spatial light modulators 202, 204 of A and B are 3 Performs modulation of columns of pixels. Spatial light modulator 20B in plane C (parallel to the Y axis) It is distinguished as one that modulates three pixel rows.

バス240を介してレジスタ218によって駆動される2次元空間光変調器20 8は、バス230によってマイクロコントローラ12と内部接続されている両方 のものが、平面りに与えられる。以下に示されるように、2次元空間゛光変調器 は光学データプロセッサの他の平面に関して効果的に静的であるので、アレイt は極の高速独立アドレス指定の必要性が実質的に除去される。むしろ、データの より簡単なシフ゛トレジスタモード伝播が、2次元空間変調器208の動作にお いて利用される。Two-dimensional spatial light modulator 20 driven by register 218 via bus 240 8 are both internally connected to the microcontroller 12 by bus 230. is given on a flat surface. As shown below, a two-dimensional spatial light modulator is effectively static with respect to the other plane of the optical data processor, so the array t The need for fast independent addressing of the poles is virtually eliminated. Rather, the data A simpler shift register mode propagation affects the operation of the two-dimensional spatial modulator 208. and used.

結果的に、高分解能マトリクス空間光変調器の信勅性ある製造における構成上の 束縛と複雑な制限が、′本発明の目的により多いに緩和された。As a result, structural considerations in the reliable manufacture of high-resolution matrix spatial light modulators are The constraints and complex limitations have been greatly relaxed by the objectives of the present invention.

平面Eは単一画素バス242を介して一様な0次元空間光変調器210と、およ び5,2バ、ス232を介してマイクロコントロー、う12と内部接続される3 X3画素レジス1夕220を有す・る。Plane E connects uniform zero-dimensional spatial light modulator 210 via single pixel bus 242 to 3 which is internally connected to the microcontroller 12 via a bus 232 and a bus 232; It has 220 x3 pixel registers.

最終的に、マトリクスアレイアキュミュレータ14は平面Fに与えられる。上記 のように、円形86と横方向84のシフトバスは、柔軟な合計とシフトの動作が マイクロコントローラ12、のコントロールの下に実行されることができる。Finally, matrix array accumulator 14 is provided in plane F. the above As in, the circular 86 and lateral 84 shift buses have flexible sum and shift operations. It can be executed under the control of a microcontroller 12.

本発明の柔軟さと多機能は、以下に述べられる代表的なアルゴリズムを実行する ための能力によって描かれている。各アルゴリズムは、光学像として表すことが できるデータを処理するように機能する。結果的な光学像の発生によって実現さ れる機能がよく知られている一方、それらの各アルゴリズムの実行は、本発明の ユニークさてあり、本発明に独特である。The flexibility and versatility of the present invention allows it to implement the representative algorithms described below. Depicted by the ability to. Each algorithm can be represented as an optical image. It functions to process the data that it can. realized by the generation of the resulting optical image While the functionality of these algorithms is well known, the implementation of each of these algorithms is Unique and unique to this invention.

機能1 2次元スペクトル解析に適する、2次元データの2次元フーリエ変換は、以下の ように実行される。Function 1 The two-dimensional Fourier transform of two-dimensional data, which is suitable for two-dimensional spectral analysis, is as follows. It is executed as follows.

初期化 1.2次元データを平面Cのレジスタ21Gにロードし、列3データをSLM2 0[iの各行に印加すること、2、第1の次元の解析のためのフーリエ変換係数 を平面Aのレジスタ212にロードし、行3データをSLM202の各列に印加 すること、 3、光学データプロセッサ20の全ての他のレジスタ214.218.220に 空間光変調器204.208.21Oの伝導度の最大、値に対応する一様なデー タをロードすることと、4、・平面Fのアキュミュレータ14をクリアすること 、処理、 5、光学データビームの現在の光学画素積を当該以前の画素積の合計と合計する こと、 6、レジスタ212のあるデータを、ある方向(例えば、右方向)に1行だけ行 シフトし、新しい行3データをSLM202の各列に印加すること、 7、レジスタ216のあるデータを、ある方向(例えば、上方向)に1列だけ列 シフI・シ、新しい列3データをSLM20Bの各行に印加すること、 8、平面Cのレジスタ21Bに格納される2次元データの各列のためにステップ 5から7までを繰返すこと、9、平面Fのアキュミュレータに合計されたマトリ クスアレイデータを平面Cに転送し、列3データをSLM200の各行に印加す ること、 ゛ 10、第2の次元解析のためのフーリエ変換係数を平面Aのレジスタ212にロ ードし、行3データをSLM202の各列に印加すること、 11、平面Cのレジスタ21Bに格納された2次元データの各列のためにステッ プ5から7までを繰返すことと、結果としての像を提供する 12、平面Fのアキュミュレータ14に合計されるマトリクスアレイデータをマ イクロコントローラ12に転送すること。Initialization 1. Load 2-dimensional data into register 21G of plane C, and load column 3 data into SLM2 Applying to each row of 0[i, 2, the Fourier transform coefficients for the analysis of the first dimension into register 212 of plane A and apply row 3 data to each column of SLM 202. to do, 3. All other registers 214.218.220 of optical data processor 20 Uniform data corresponding to the maximum and value of the conductivity of the spatial light modulator 204.208.21O 4. clearing the accumulator 14 of plane F; ,process, 5. Sum the current optical pixel product of the optical data beam with the sum of its previous pixel products. thing, 6. Move certain data in register 212 one line in a certain direction (for example, rightward) shifting and applying new row 3 data to each column of SLM 202; 7. Arrange certain data in the register 216 by one column in a certain direction (for example, upward) Applying new column 3 data to each row of SLM 20B; 8. Step for each column of two-dimensional data stored in register 21B of plane C Repeating steps 5 to 7, 9. Matrix summed into accumulator of plane F Transfer the array data to plane C and apply column 3 data to each row of SLM200. That, ゛ 10. Load the Fourier transform coefficients for the second dimension analysis into the register 212 of plane A. applying row 3 data to each column of the SLM 202; 11. Step 1 for each column of two-dimensional data stored in register 21B of plane C. Repeat steps 5 to 7 and provide the resulting image. 12. Matrix array data summed in accumulator 14 of plane F Transfer to the microcontroller 12.

画像認識に適する、2次元データの2次元相関関係は、以下のように実行される 。Two-dimensional correlation of two-dimensional data suitable for image recognition is performed as follows. .

初期化 1.2次元データを平面Eのレジスタ220にロードし、所定の単一画素対応位 置(例えば、1.3)からのデータをSLM210の一様な電極に印加すること 、2.2次元相関関係マスクデータを平面りのレジスタ218にロードし、デー タをSLM208の各画素位置に印加すること、 3、全ての他のレジスタ212.214.216に空間光変調器202.204 .200の伝導度の最大値に対応する一様なデータをロードすること、 4、平面Fのアキュミュレータ14をクリアすること、処理 5、光学データビームの現在の光学画素積を当該以前の画素積の合計と合計する こと、 6、レジスタ220にあるデータを与えられた方向(例えば、右方向)に1行だ け行シフトし、与えられた単一画素当該位置からの新しいデータをSLM210 に印加すること、7、アキュミュレータ14にある合計をレジスタ220がシフ ゛トされたと同じ方向に1行だけ行シフトすること、8、平面Eのレジスタ22 0に格納されたデータの各行のためにステップ5から7までを繰返すこと、9、 レジスタ220にあるデータを与えられた方向(例えば、上方向)に、1列だけ 列シフトし、与えられた画素当該位置からの新しいデータをSLM210に印加 すること−10、アキュミュレータ14にある合計をレジスタ220がシフトさ れたのと同じ方向に1列だけ列シフトすること、11、平面Eのレジスタ220 に格納されたデータの各列のために、ステップ8から10までを繰返すこと、結 果としての画像を提供 12、平面Fのアキュミュレータ14に合計されたマトリクスアレイデータをマ イクロコントローラ12に転送すること。Initialization 1. Load the two-dimensional data into the register 220 of the plane E and set it at a predetermined single pixel correspondence position. applying data from a position (e.g., 1.3) to the uniform electrode of the SLM 210; , 2. Load the two-dimensional correlation mask data into the plane register 218, and applying a signal to each pixel location of the SLM 208; 3. Spatial light modulator 202.204 to all other registers 212.214.216 .. loading uniform data corresponding to a maximum value of conductivity of 200; 4. Clearing the accumulator 14 of plane F, processing 5. Sum the current optical pixel product of the optical data beam with the sum of its previous pixel products. thing, 6. Move the data in register 220 one line in the given direction (for example, to the right) Shift the new data from the given single pixel position to the SLM 210. 7. Register 220 shifts the sum present in accumulator 14. 8. Register 22 of plane E. 9. repeating steps 5 to 7 for each row of data stored in 0; The data in the register 220 is moved in a given direction (for example, upward) by one column only. Column shift and apply new data from given pixel position to SLM210 -10, register 220 shifts the sum in accumulator 14. 11. Register 220 of plane E. Repeating steps 8 through 10 for each column of data stored in the Provide images as a result 12. Matrix the matrix array data summed in the accumulator 14 of plane F. Transfer to the microcontroller 12.

機能3 1次元デ7夕に関するあいまいさの関数 (ambiguity1’unct1 on)計算を横切る1次元滑る窓(sliding wlndov)は次のよう に実行される。Function 3 Ambiguity function for one-dimensional data (ambiguity1'unct1 on) A one-dimensional sliding window (sliding wlndov) across the calculation is as follows: is executed.

初期化 1、フーリエ変換係数のマトリクスの実数部分を平面Aのレジスタ212にロー ドし、行3データをSLM202の各列に印加すること、 2、平面Cのレジスタ21Bの各列に同一の固定された長さをロードし、列3デ ータをSLM200の各行に印加すること、3、平面Bのレジスタ214の各列 に連続して走しっている1次元入力データをロードし、行3データをSLM20 4の各列に印加すること、 4、光学データプロセッサ20の全ての他のレジスタ218.220に空間光変 調器20g 、210の伝導度の最大値に対応する一様なデータをロードするこ と、 5、平面Fのアキュミュレータ14をクリアすること、処理 6、光学データビームの現在の光学画素積を当該以前の画素積の合計と合計する こと、 7、平面Aのレジスタ212にあるデータを行3の法に19行だけ行シフトし、 行3にある新しいデータをSLM202の各列に印加し、行3からシフトされ、 レジスタ212の行1の格納された行データを再循環すること、 8、平面Bのレジスタ214にあるデータを行3の方に1行だけ行シフトし、レ ジスタ214の行1の各画素位置に次の順番の入力データをロードし、行3にあ る新しいデータをSLM204の各列に印加すること、 9、アキュミュレータ14にある合計を行3の方に1行だけ行シフトシ、アキュ ミュレータ14の行1の画素当該合計をクリアし、光学データプロセッサ20に 入力デーダストリームの当該部分に対する計算されたあいまいさの関数マトリク スを横切るほとんどの最近の滑る窓の最後の行に関して行3からシフトされたデ ータを外部に保持すること、および、10、 アキュミュレータ14からシフト されたデータの各行で、あいまいさの関数のマトリクスを横切る最も最近の滑る 窓を更新して、平面Bのレジスタ214を介してバッファされるよ゛うに、入力 データストリームから取られる各データに対してステップ6から9までを繰返す こと。Initialization 1. Load the real part of the matrix of Fourier transform coefficients into the register 212 of plane A. applying row 3 data to each column of the SLM 202; 2. Load the same fixed length into each column of register 21B in plane C, and load column 3 data into each column of register 21B. 3. applying data to each row of SLM 200; 3. each column of register 214 in plane B; Load the one-dimensional input data running continuously into the SLM20 Applying to each column of 4, 4. All other registers 218, 220 of optical data processor 20 Load uniform data corresponding to the maximum conductivity of regulators 20g and 210. and, 5. Clearing the accumulator 14 of plane F, processing 6. Sum the current optical pixel product of the optical data beam with the sum of the previous pixel products. thing, 7. Shift the data in the register 212 of plane A by 19 rows modulo row 3, applying new data in row 3 to each column of SLM 202, shifted from row 3; recycling the stored row data of row 1 of register 212; 8. Shift the data in the register 214 of plane B by one row toward row 3, and Load the next sequence of input data into each pixel position in row 1 of register 214, and load the input data in row 3. applying new data to each column of the SLM 204; 9. Shift the total in accumulator 14 by one row toward row 3, and Clear the sum of pixels in row 1 of the simulator 14 and send it to the optical data processor 20. the computed ambiguity function matrix for that portion of the input data stream The data shifted from row 3 for the last row of most recent sliding windows across the holding the data externally, and 10, shifting from the accumulator 14 For each row of data, the most recent slip across the matrix of ambiguity functions Update the window so that the input Repeat steps 6 through 9 for each data taken from the data stream. thing.

このようにして、種々の災雑な光学計算を実行するために動的に再構成される電 気的にプログラム可能な光学データプロセッサが述べられた。In this way, a dynamically reconfigured electrical A mechanically programmable optical data processor has been described.

上に述べられた説明の観点で、光学技術の熟練者は、本発明の多くの改造と変形 は可能であり、予想されるということを容易に考えつく。従って、本発明は、請 求の範囲に述べられる本発明の性質と範囲から離れることなく、特に上に述べら れるように、むしろ実現される。In view of the above description, those skilled in the optical arts will recognize many modifications and variations of the present invention. It is easy to think that this is possible and expected. Therefore, the present invention Without departing from the nature and scope of the invention as set forth in the claim, Rather, it is realized.

国際![査謡失 lms、、、al。2□工。工、10、。、 PCT/US 85102]06 ANNEX To 、r(E rNTERNATIONAL 5EARCHRE PORT t)Ninternational! [Review lost lms,,,al. 2□Eng. Engineering, 10. , PCT/US 85102]06 ANNEX To, r(E rNTERNATIONAL 5EARCHRE PORT t)N

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.光学データビームを空間的に変調するための複数の変調器手段と、 各前記変調器手段の間の前記光学データビームの焦点の合わされていない転送を するように、前記変調器手段の各々をレンズなしで内部接続するための手段と、 および、前記光学データビームのプログラマブル処理ができるように前記複数の 変調器手段を制御するための手段を具備することを特徴とする光学データビーム を処理するための装置。1. a plurality of modulator means for spatially modulating the optical data beam; unfocused transfer of said optical data beam between each said modulator means; means for interconnecting each of said modulator means without a lens, so as to and a plurality of optical data beams capable of programmable processing of the optical data beam. Optical data beam characterized in that it comprises means for controlling modulator means. equipment for processing. 2.前記複数の変調器手段は、少なくとも2つの空間光変調器を具備し、前記少 なくとも2つの変調器は両方とも前記光学データビームの1次元変調器のための 手段を有し、前記第一の変調器は前記第2の変調器に関して、また、前記光学デ ータビームに関して横ぎられることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の装置 。2. The plurality of modulator means comprises at least two spatial light modulators; at least two modulators both for one-dimensional modulators of the optical data beam. means, wherein the first modulator is in relation to the second modulator and also in relation to the optical device. Device according to claim 1, characterized in that it is traversed with respect to the data beam. . 3.前記複数の変調器手段は少なくとも1つの付加的な空間光変調器を具備し、 前記少なくとも1つの付加的な変調器は前記光学データビームの2次元変調のた めの手段を有することを特徴とする請求の範囲第2項に記載の装置。3. said plurality of modulator means comprising at least one additional spatial light modulator; The at least one additional modulator is for two-dimensional modulation of the optical data beam. 3. Device according to claim 2, characterized in that it has means for 4.前記光学データビームを発生するための手段と、および、前記光学データビ ームを受信するための手段をさらに具備し、 前記発生手段と前記受信手段は前記変調手段の各々に前記内部接続手段によって 結合されていることを特徴とする請求の範囲第3項に記載の装置。4. means for generating said optical data beam; and said optical data beam. further comprising means for receiving a message; The generating means and the receiving means are connected to each of the modulating means by the internal connecting means. 4. Device according to claim 3, characterized in that it is coupled. 5.前記内部接続手段は、前記装置が実質的に固体であるように、前記複数の変 調器手段の物理的に、実質的に堅牢な内部接続を提供することを特徴とする請求 の範囲第4項に記載の装置。5. Said internal connection means connect said plurality of variables such that said device is substantially solid. A claim characterized in that it provides a physically, substantially robust internal connection of the preparation means. The device according to item 4 of the scope. 6.前記発生手段はコヒーレントでない光を発生することを特徴とする請求の範 囲第5項に記載の装置。6. Claims characterized in that the generating means generates non-coherent light. Apparatus according to paragraph 5. 7.前記内部接続手段は、前記光学データビームのレンズを使用しない導かれる 転送のための光学ファイバー手段を具備することを特徴とする請求の範囲第6項 に記載の装置。7. The internal connection means are lensless guided of the optical data beam. Claim 6, characterized in that it comprises optical fiber means for transfer. The device described in. 8.前記複数の変調器手段のおのおのは、前記光学データビームに実質的に横方 向にある第1と第2の主な表面を有する電気光学結晶を具備することを特徴とす る請求の範囲第7項に記載の装置。8. Each of the plurality of modulator means is arranged substantially transversely to the optical data beam. an electro-optic crystal having first and second major surfaces facing toward each other; 8. The device according to claim 7. 9.前記少なくとも2つの光変調器の前記1次元光変調手段と、前記少なくとも 1つの付加的な光変調器の前記2次元光変調手段とは、前記結晶の各1つの前記 第1の主な表面の上にあるパターン化された複数の電極を具備することを特徴と する請求の範囲第8項に記載の装置。9. the one-dimensional light modulation means of the at least two light modulators; The two-dimensional light modulating means of one additional light modulator means the two-dimensional light modulating means of each one of the crystals. comprising a plurality of patterned electrodes on the first major surface. 9. The apparatus according to claim 8. 10.前記少なくとも2つの空間光変調器の前記光変調手段は、パラレルなスト リップ電極のパターンとして特徴づけられることを特徴とする請求の範囲第9項 に記載の装置。10. The light modulating means of the at least two spatial light modulators are arranged in parallel streams. Claim 9, characterized in that it is characterized as a pattern of lip electrodes. The device described in. 11.前記少なくとも1つの付加的な空間光変調器の前記光変調手段は、電極の マトリックス配列として特徴付けられる請求の範囲第10項に記載の装置。11. The light modulating means of the at least one additional spatial light modulator is arranged such that the light modulating means of the at least one additional spatial light modulator is 11. Device according to claim 10, characterized as a matrix arrangement. 12.光学ビームを供給するための手段と、複数の空間光変調器と、 前記光学ビームを受信するための手段と、前記光学ビームが前記複数の変調器を 介して通過するように前記複数の変調器を内部接続するための手段と、および、 前記光学ビームにデータをプログラマブル転送を提供するように、前記複数の変 調器を制御するための手段を具備することを特徴とする光学ビームに供給される データを処理するための光学プロセッサシステム。12. means for providing an optical beam; a plurality of spatial light modulators; means for receiving the optical beam, the optical beam passing through the plurality of modulators; means for interconnecting the plurality of modulators to pass through; and the plurality of variables to provide programmable transfer of data to the optical beam; provided with an optical beam characterized in that it comprises means for controlling the optical beam; Optical processor system for processing data. 13.前記内部接続手段は、前記複数の変調器の各1つの間の前記光学ビームの 焦点のない転送のためのレンズを使用しない手段を有することを特徴とする請求 の範囲第12項に記載のシステム。13. The internal connection means connects the optical beam between each one of the plurality of modulators. A claim characterized in that it has a lens-free means for defocus transfer. The system according to item 12. 14.前記内部接続手段は、前記光学ビームが焦点の合わされることなくその間 を転送されるように、前記複数の変調器の各々に関して前記複数の受信手段の各 々を前記ビーム供給手段と前記ビーム受信手段とを内部接続することを特徴とす る請求の範囲第13項に記載のシステム。14. The internal connection means is arranged such that the optical beam is of each of the plurality of receiving means for each of the plurality of modulators such that The beam supply means and the beam reception means are internally connected to each other. 14. The system according to claim 13. 15.前記複数の空間光変調器は1次元空間光変調器を有することを特徴とする 請求の範囲第14項に記載のシステム。15. The plurality of spatial light modulators are characterized in that they include one-dimensional spatial light modulators. A system according to claim 14. 16.前記複数の空間光変調器は、互いにそして前記光学ビームに関して互いに 直交するように向けられた第1と第2の1次元光変調器を有することを特徴とす る請求の範囲第15項に記載のシステム。16. The plurality of spatial light modulators are arranged with respect to each other and with respect to the optical beam. characterized by having first and second one-dimensional optical modulators orthogonally oriented. 16. The system according to claim 15. 17.前記複数の空間光変調器は、1次元と2次元空間光変調器を有することを 特徴とする請求の範囲第16項に記載のシステム。17. The plurality of spatial light modulators include one-dimensional and two-dimensional spatial light modulators. 17. The system of claim 16. 18.前記受信手段は、それへのデータを転送するための前記制御プロセッサに 結合されるとして特徴付けられる請求の範囲第17項に記載のシステム。18. said receiving means to said control processor for transferring data thereto; 18. The system of claim 17, characterized in that it is coupled. 19.前記内部接続手段は、光ファイバー板と、光学ビーム偏光器を具備するこ とを特徴とする請求の範囲第18項に記載のシステム。19. The internal connection means may include an optical fiber plate and an optical beam polarizer. 19. The system according to claim 18, characterized in that: 20.前記ビーム供給手段はコヒーレントでない光を発生することを特徴とする 請求の範囲第19項に記載のシステム。20. The beam supply means is characterized in that it generates non-coherent light. A system according to claim 19. 21.前記ビーム供給手段は、フラットエレクトロルミネッセンス光源、光放出 ダイオード(LED)源、プロズマ源、および、空間的にコヒーレントなLED レーザー源からなるグループから選択された光源として特徴づけられる請求の範 囲第20項に記載のシステム。21. The beam supply means is a flat electroluminescent light source, a light emitting Diode (LED) sources, Prosma sources, and spatially coherent LEDs Claims characterized as a light source selected from the group consisting of laser sources 21. The system according to paragraph 20. 22.光学ビームを発生するフラットパネルと、1次元、2次元、線形マトリク スマルチプライア、および、シストリック(systolic)配列空間光変調 器からなるグループから選択された複数の空間光変調器と、前記光学ビームを受 信するためのアキュミュレータ手段と、および、 前記複数の前記空間光変調器を介して前記フラットパネル手段から前記アキュミ ュレータ手段に前記光学データビームの焦点の合わされていない転送を行なうよ うに、前記平らなパネル手段と、前記複数の空間光変調器と、前記アキュミュレ ータ手段とを、レンズを使用しないで結合するための内部接続手段とを具備する ことを特徴とする光学データビームを処理することによりデータに関する計算を 実行するための光学コンピュータ。22. Flat panels that generate optical beams and one-dimensional, two-dimensional, and linear matrices multiplier and systolic array spatial light modulation a plurality of spatial light modulators selected from a group consisting of an accumulator means for transmitting a signal; and from the flat panel means via the plurality of spatial light modulators. for providing an unfocused transfer of said optical data beam to a controller means. , the flat panel means, the plurality of spatial light modulators, and the accumulator. and internal connection means for coupling the data means without the use of a lens. Perform calculations on data by processing an optical data beam characterized by Optical computer to run. 23.前記内部接続手段は、前記複数の空間光変調器の堅牢な支持のための複数 の光ファイバー板と、複数の偏光板とを具備し、前記フラットパネル手段は、一 様なコヒーレントでない光学ビームを発生することを特徴とする請求の範囲第2 2項に記載の光学コンピュータ。23. The internal connection means includes a plurality of spatial light modulators for robust support of the plurality of spatial light modulators. an optical fiber plate, and a plurality of polarizing plates, the flat panel means having one optical fiber plate and a plurality of polarizing plates. Claim 2, characterized in that it generates a non-coherent optical beam such as The optical computer according to item 2. 24.コントロールプロセッサと、 データを前記光学データビームに転送するための前記複数の空間光変調器を各々 制御するための電極手段と、それとデータを相互に交換するために前記電極手段 とおよび前記コントロールプロセッサと結合された複数のバッファ手段と、およ び、 前記アキュミュレータ手段から前記コントロールプロセッサにデータを転送する ための手段とを、さらに具備することを特徴とする請求の範田第23項に記載の 光学コンピュータ。24. a control processor; each of the plurality of spatial light modulators for transferring data to the optical data beam; electrode means for controlling and said electrode means for mutually exchanging data therewith; and a plurality of buffer means coupled to said control processor; Beauty, transferring data from said accumulator means to said control processor; The method according to claim 23, further comprising means for optical computer.
JP61501364A 1985-03-18 1985-11-25 Method and apparatus for performing optical operations Expired - Lifetime JPH0614161B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US71306485A 1985-03-18 1985-03-18
US713064 1985-03-18
PCT/US1985/002306 WO1986005607A1 (en) 1985-03-18 1985-11-25 Programmable multistage lensless optical data processing system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62502070A true JPS62502070A (en) 1987-08-13
JPH0614161B2 JPH0614161B2 (en) 1994-02-23

Family

ID=24864605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61501364A Expired - Lifetime JPH0614161B2 (en) 1985-03-18 1985-11-25 Method and apparatus for performing optical operations

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0215822B1 (en)
JP (1) JPH0614161B2 (en)
DE (1) DE3582888D1 (en)
IL (1) IL77387A0 (en)
WO (1) WO1986005607A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2245732A (en) * 1990-06-29 1992-01-08 Philips Electronic Associated Optical data processing device
US5689441A (en) * 1995-03-24 1997-11-18 Lucent Technologies Inc. Signal processing techniques based upon optical devices

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3989355A (en) * 1975-01-21 1976-11-02 Xerox Corporation Electro-optic display system
US4344675A (en) * 1980-05-29 1982-08-17 Rockwell International Corporation Optical signal processing device
DE3218244C2 (en) * 1982-05-14 1985-08-08 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München Optical data processing device

Also Published As

Publication number Publication date
IL77387A0 (en) 1986-08-31
JPH0614161B2 (en) 1994-02-23
EP0215822B1 (en) 1991-05-15
EP0215822A1 (en) 1987-04-01
WO1986005607A1 (en) 1986-09-25
DE3582888D1 (en) 1991-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2937046B2 (en) Fingerprint image input device
US6724334B2 (en) Digital to analog converter array
US20090284489A1 (en) Multiplanar volumetric three-dimensional display apparatus
US7194139B1 (en) Image compression
US5528414A (en) Two dimensional electro-optic modulator array
US5317445A (en) Optical device with spatial light modulators for switching polarized light
US20060050374A1 (en) Reconfigurable spatial light modulators
JPH0782156B2 (en) Recording optics
US4747069A (en) Programmable multistage lensless optical data processing system
JPH0668713B2 (en) Optical data processing system and matrix inversion, multiplication and addition method
US4764891A (en) Programmable methods of performing complex optical computations using data processing system
WO1999064911B1 (en) Imaging arrangement and method
EP0256033B1 (en) Optical analog data processing systems for handling bipolar and complex data
JPS62502070A (en) Programmable multi-stage lensless optical data processing system
JPS62502067A (en) A programmable way to perform complex optical calculations using data processing systems
US7057580B1 (en) Methods for forming/recording extremely high resolution and 3D images and devices for same
Karins et al. Performance of a second-generation miniature ruggedized optical correlator module
CA1261445A (en) Parallel analog device for the local processing of a bidimensional signal
JP3188119B2 (en) Optical two-dimensional discrete cosine transform apparatus and optical two-dimensional discrete cosine transform method
JPH03256032A (en) Optical arithmetic unit
US7173662B1 (en) Foveating imaging system and method employing a spatial light modulator to selectively modulate an input image
RU1806423C (en) Optoelectronic device
Zhang et al. Massively parallel optical interconnect for long data stream convolution
Karim et al. Electrooptic displays for optical information processing
JP2843066B2 (en) Optical-Electric Hybrid Multilayer Neural Network System