JPS6273241A

JPS6273241A - 画像論理演算装置

Info

Publication number: JPS6273241A
Application number: JP60213848A
Authority: JP
Inventors: Naohisa Mukozaka; 直久向坂
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1985-09-27
Filing date: 1985-09-27
Publication date: 1987-04-03
Also published as: JPH0422501B2; US4830472A

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、画像の論理演算を行う画像論理演算装置に関
する。

（従来の技術）画像間の論理演算は、電子計算機を用いた画像処理技術
を利用することにより可能である。

このような演算を行うために、通常テレビジョン撮像装
置と、画像情報を画素単位で蓄積するフレームメモリ、
演算結果を蓄積するフレームメモリ、論理演算のための
演算回路が必要となる。

（発明が解決しようとする問題点）このような演算の過程には、多くの直列処理が含まれ、
画素が多くなるに従って、大型の演算処理装置が必要で
あった。

本発明の目的は空間光変調管等の画像装置を用いて多く
の論理演算（例えば１６種類全ての論理演算）を実行す
ることができる画像論理演算装置を提供することにある
。

（問題点を解決するための手段）前記目的を達成するために、本発明による画像論理演算
装置は、第１の画像を記憶し、その画像あるいは反転画
像を読み出し光により出力する第１の画像装置と、第２
の画像を記憶し、その画像あるいは反転画像を読み出し
光により出力する第２の画像装置と、前記第１．第２の
画像装置の読み出しを選択する選択手段と、前記選択手
段からの出力を順次書き込みＯＲ演算を実行し読み出し
光による出力または前記第１．第２のどちらかの読み出
し光で他方を読み出した出力を書き込み、読み出し光に
より出力する第３の画像装置とから構成されている。

（実施例）以下、図面等を参照して本発明をさらに詳しく説明する
。

第２図は、本発明による画像論理演算装置の基本的な構
成要素である空間光変調管の基本的な構成と動作を説明
するための略図である。

空間光変調管の光電面３にレンズ２を介して入射したイ
ンコヒーレント像１は、光電子像に変換される。

その光電子像はマイクロチャンネルプレート４で増倍さ
れた後、結晶６の表面６１に電荷パターンを形成する。

その電荷パターンに応じて、結晶６を横切る電界が変化
し、ポッケルス効果によって結晶６の屈折率が変化する
。

ここで、直線偏光のレーザ光８を結晶６に照射すると、
電荷蓄積面６１からの反射光は偏光状態が変化している
ので、検光子９を通過させれば、入力インコヒーレント
光情報を持ったコヒーレント光出力１０が得られる。

なおメソシュ電極５には電圧Ｖｃ、結晶６の裏面には電
圧ｖｂが接続されており、これらの電圧の関係を変える
ことにより、種々のモードの書込みやＯＲ演算処理が可
能である。

次に、本発明に必要な空間光変調管の主要な機能を説明
する。

Ｉ　Ｎ積載能空間光変調管は電気光学結晶の表面の電荷分布を長い時
間保持する蓄積機能を持っている。

結晶面６は非常に高い電気抵抗値を有しているので、結
晶表面６１の電荷分布を数日以上保持することができる
。

■　反転像形成機能第３図に示すように、結晶６１へ入射する１次電子のエ
ネルギーが、第１クロスオーバ一点Ｅ１より小さいかま
たは、第２クロスオーバ一点Ｅ２より大きい場合には、
−次電子数が二次電子数よりも多いので（δ〈１）、結
晶表面は負に帯電し、１次電子のエネルギーがＥｌとＥ
２の間ならば、２次電子数が１次電子数よりも多く　（
δ〉１）結晶表面は正に帯電する。この正負の書き込み
は、第１図に示すＶｃとｖｂの電圧を制御することによ
り実行される。

１１ｒ　　ＯＲ論理演算機能まず第１画像を空間光変調管に書き込む。

この時Ｖ　ｃ　＝　２．　Ｏｋ　ｖで一様な光で消去し
た後、Ｖ　ｂ　＝　０．８　ｋ　ｖにして書き込む。す
るとＶｃ−Ｖｂ＝１．２ｋｖの半波長電圧分布の電位差
が結晶６に生ずる。次に第２画像を第１画像を書き込ん
だ空間光変調管に続けて書き込む。

第２画像の重なった部分もＶｃが一定のために、結晶表
面６１の電位はＶｃに制限され、重ならない部分と同電
位になる。

つまり２つの画像間のＯＲ演算がなされたことになる。

次に空間光変調管自体の機能ではないが、本発明の重要
な構成要素である選択手段の基本原理を説明する。

第４図は選択手段の構成および動作原理を示す略図であ
る。

選択手段は、偏光ビームスプリンタ１１および半波長板
として動作させられる結晶１２から構成されている。

第４図（ｉ）は右からＰ偏光およびＳ偏光の光が偏光ビ
ームスプリンタ１１に入射している。

その出力のうち透過成分はＰ偏光のみ、反射成分はＳ偏
光のみとなる。

したがって、第４図（ｉｉ　）のようにＰ偏光を入射す
れば透過し、第４図（ｉｉｉ　）のように結晶に電圧を
印加してＰ偏光をＳ偏光に変換して入射すると反射して
いく。

つまり結晶印加電圧を制御することにより選択手段とし
て用いることができる。

第４図（ｉｖ　）はその実施例である。

右よりＰ偏光が入射すると透過出力となり空間光変調管
１３に入射する。

ここで空間光変調管１３で変調を受けた部分、つまりＰ
偏光がＳ偏光に変換された部分のみ偏光ビームスプリン
タ１１で反射される。

また、結晶１２に電圧を印加すれば入射光は反射され、
別の空間光変調管１４に入射され、変調を受けた部分、
つまりＳ偏光がＰ偏光に変換された部分だけ偏光ビーム
スプリッタ１１を透過し出力となる。

以下述べる実施例は前記各機能および原理を応用したも
のである。

第１図に本発明の画像論理演算装置の実施例を示す。

第１の画像装置である空間光変調管２３、第２の画像装
置である空間光変調管２４および第３の画像装置である
空間光変調管２８の基本的な構成と動作は先に第２図を
参照して説明した空間光変調管と同じである。

前記空間光変調管２３．２４には第１の画像（Ａ）２１
と第２の画像（Ｂ）２２が対応させられており、インコ
ヒーレント光で書込み可能である。

結晶板２５，２６，２９．３７は所定の電圧が印加され
ると半波長板として動作させられる。

３４は光学シャッタ、３２，３５．３８はビームスプリ
ッタ、２７．３０は偏光ビームスプリッタを形成してい
る。

第１の画像２１は第１の画像装置である空間光変調管２
３に書き込まれ蓄積される。そしてその情報はレーザ光
３６により読み出され、空間光変調管２８に書き込まれ
る。

第２の画像２２は第２の画像装置である空間光変調管２
４に書き込まれ蓄積される。

そしてレーザ光３６により読み出され空間光変調管２８
に書き込まれる。

この時前述の通り偏光ビームスプリッタ２７および結晶
３７により、結晶３７に印加する電圧を制御することに
より、第１の画像と第２の画像を順次第３の空間光変調
管２８に書き込むことができる。

これにより、前述のＯＲ演算が行われる。

またＸＯＲはシャッタ３４を開きレーザ光３６で空間光
変調管２４を読み出し、その出力をハーフミラ−３２で
取り出し、ミラー３３を経由してノ１−フミラー３５に
より空間光変調管２３を読み出し、その出力光を偏光ビ
ームスプリッタ２７で検光すれば得られる。

以下前記実施例装置により行われる１６種類の論理演算
について順次説明する。

（ＩＩＯＲ演算空間光変調管２３．２４に蓄積されている情報を、偏光
ビームスプリッタ２７および結晶３７の印加電圧を制御
することにより順次空間光変調管２８に書き込むことに
より、前述のＯＲ演算が実行される。

＋２１ＮＯＲ演算前述の（１）の状態で結晶２９に電圧を印加し、半波長
板として動作させる。

結晶２９は、結晶６と同一のものを用い、両面に電圧印
加用透明電極をつけたものである。

（３１Ｎ　Ａ　Ｎ　Ｄ演算結晶２５．２６に電圧を印加した状態で、空間光変調管
２３．２４からの情報により、空間光変調管２８により
前述のＯＲ演算を行うことにより空間光変調管２８にＮ
ＡＮＤの内容が書き込まれる。

（４）ＡＮＤ演算前述した（３）のＮＡＮＤＡＮＤ演算を、結晶２９に電
圧を印加して半波長板として動作せさた状態で読み出す
ことによりＡＮＤ演算出力が得られる。

（５１ＸＯＲ演算空間光変調管２４より画像２２を読み出し、シャッタ３
４を開けてその読み出し光により、空間光変調管２３よ
り画像２１を読み出す。

この時空間光変調管２４では画像２２の明るい部分だけ
π偏光され、Ｓ偏光になる。

次に空間光変調管２３で画像２１の明るい部分がπ偏光
される。つまり画像Ａ、Ｂ共に明るい部分ばＰ偏光にも
どる。また、両方暗い部分はどこでも偏光を受けずＰ偏
光のまま空間光変調管２３゜２４のどちらか一方で変調
を受けた部分はＳ偏光になっており、結果ＸＯＲの出力
が得られる。

＋６１　　／　Ｘ　ＯＲ演算以下のこの明細書においてＡの否定を／Ａとして示す。

／ＸＯＲはＸＯＲの否定論理を意味する。

（５）の状態において結晶２９に電圧を印加して空間光
変調管２８の内容を読み出せば／ＸＯＲ演算出力がｉη
られる。

（７１／　Ａ　＋　Ｂ演算結晶２５に電圧を印加して半波長板として動作させて／
Ａをつくる。

空間光変調管２８の内容Ｂとで空間光変調管２８でＯＲ
演算をすることにより／Ａ＋Ｈの演算が行われる。

（８）Ａ・／Ｂ−／　（／Ａ＋Ｂ）の演算空間光変調管
２８が前述の（７）の状態にあるときに、結晶２９に電
圧を印加して読み出すことにより／　（／Ａ＋Ｂ）＝Ａ
・／Ｂの演算出力が得られる。

＋９１　　Ａ　＋　／　Ｂ演算結晶２６に電圧を印加して半波長板として動作させて／
Ｂの出力を得る。

空間光変調管２１の内容Ａとで空間光変調管２８でＯＲ
演算をすることによりＡ　＋／Ｂの演算が行われる。

Ｑｌ　　／Ａ　−Ｂ　＝／　（Ａ　＋／Ｂ）の演算空間
光変調管２８が前述の（９）の状態にあるときに、結晶
２９に電圧を印加して読み出すことにより／　（Ａ＋／
Ｂ）＝／Ａ　−Ｂの演算出力が得られる。

（１１）Ａの演算結晶３７に電圧を印加して空間光変調管２３を選択し、
Ａを空間光変調管２８に書き込み読み出すことによりＡ
の演算結果が得られる。

（１２）　／Ａの演算空間光変調管２８が前記（１１）のＡの演算を行った状
態を結晶２９に電圧を印加して読み出す。

（１３）　Ｂの演算結晶３７に電圧を印加しないことにより、空間光変調管
２４を選択し、Ｂを空間光変調管２８に書き込み読み出
す。

（１４）／Ｂの演算空間光変調管２８の前記（１３）の状態を結晶２９に電
圧を印加して読み出す。

（１５）Ｔ　（−ＴＲＵＥ）の演算一様な光により空間光変調管２８を書き込み読み出す。

（１６）Ｆ　（＝ＦＡＬＳＥ）の演算空間光変調管２８の前記（１５）の状態を結晶２９に電
圧を印加して読み出す。

（発明の効果）以上詳しく説明したように、本発明による画像演算装置
は、第１の画像を記憶し、その画像あるいは反転画像を
読み出し光により出力する第１の画像装置と、第２の画
像を記憶し、その画像あるいは反転画像を読み出し光に
より出力する第２の画像装置と、前記第１．第２の画像
装置の読み出しを選択する選択手段と、前記選択手段か
らの出力を順次書き込みＯＲ演算を実行し読み出し光に
よる出力または前記第１．第２のどちらかの読み出し光
で他方を読み出した出力を書き込み、読み出し光により
出力する第３の画像装置とから構成されている。

したがって、前述のようにして１６種類全ての論理演算
ができる。

そのため本発明は、光コンピユーテイングに広く利用で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による画像論理演算装置の実施例を示す
ブロック図である。第２図は本発明による画像論理演算装置の基本的な構成
要素である空間光変調管の構成と動作を説明するための
略図である。第３図は空間光変調管の結晶表面の２次電子放出特性を
示すグラフである。第４図は選択手段の構成および動作原理を示す略図であ
る。２１・・・第１の画像（Ａ）２２・・・第２の画像（Ｂ）２３・・・第１の画像装置（空間光変調管）２４・・・
第２の画像装置（空間光変調管）２５．２６，２９．３
７・・・結晶板（半波長板）２８・・・第３の画像装置
（空間光変調管）３４・・・シャッタ３２．３５．３８・・・ビームスプリンタ２７．３０・
・・偏光ビームスプリッタ３１・・・出力像３３．３９・・・ミラー３６・・・レーザ光特許出願人　浜松ホトニクス株式会社代理人　弁理士　　井　ノ　ロ　　壽 −４−１図へＮぐ＝＝〕〉

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１の画像を記憶し、その画像あるいは反転画像
を読み出し光により出力する第１の画像装置と、第２の
画像を記憶し、その画像あるいは反転画像を読み出し光
により出力する第２の画像装置と、前記第１、第２の画
像装置の読み出しを選択する選択手段と、前記選択手段
からの出力を順次書き込みＯＲ演算を実行し読み出し光
による出力または前記第１、第２のどちらかの読み出し
光で他方を読み出した出力を書き込み、読み出し光によ
り出力する第３の画像装置とから構成した画像論理演算
装置。
（２）前記画像装置は空間光変調管である特許請求の範
囲第１項記載の画像論理演算装置。
（３）前記選択手段はビームスプリッタと電圧印加によ
り半波長板として動作する結晶からなり、Ｐ偏向光また
はＳ偏向光を選択することにより光路を決定する特許請
求の範囲第１項記載の画像論理演算装置。