KR20220163437A - 병렬 광학 컴퓨팅 시스템 - Google Patents

Abstract

병렬 광학 컴퓨팅 시스템이 기재되고, 시스템은:
적어도 하나의 편광 필터(12) 및 적어도 하나의 액정셀(13)을 포함하는 적어도 하나의 제 1 모듈(10), 상기 제 1 모듈(10)은 광원(70)로부터 광을 수용하기 위해 그리고 상기 액정셀(13)로부터 출력된 상기 광을 처리될 광학 데이터로 인코딩하기 위해 광학 변조기(100)로서 구성되고;
적어도 하나의 편광 필터 (22) 및 적어도 하나의 액정셀(23)을 포함하는 적어도 하나의 제 2 모듈(20), 상기 제 2 모듈(20)은 처리될 상기 광학 데이터를 수용하기 위해 그리고 상기 처리의 광학 결과를 출력하기 위해 광학 프로세서(200)로서 구성될 수 있고;
처리의 광학 결과를 수용하고 광학 결과를 상응하는 전기 결과로 전환하도록 설계된 적어도 하나의 광학 검출기(40)를 포함한다.

Description

병렬 광학 컴퓨팅 시스템

본 발명은 병렬 광학 컴퓨팅 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 병렬 광학 컴퓨팅 방법에 관한 것이다.

병렬 광학 컴퓨팅 섹터에서, 전기 대신에 광을 처리할 수 있는 시스템을 개발하려는 노력이 이루어지고 있음이 알려져 있다.

이들 시스템은 광 섬유에 의해 이미 전송한 텔레커뮤니케이션 네트워크로 그리고 그로부터 전송 인터페이스를 가속할 뿐만 아니라, 시스템 내에 컴퓨팅 속도를 증가시키려는 시도에서 개발되었고, 따라서 일반적으로 뉴런 및 인공 지능 네트워크에서 어플리케이션과 같은 높은 복잡성의 컴퓨터 계산을 위한 시스템을 사용하는 것을 가능하게 한다.

그러나 현재 알려진 시스템은 단지 조사 목적만이 아니라 산업적으로 사용이 재프로그램가능한 것을 요구하고 효과적인 광범위한 사용이 합리적으로 컴팩트한 하드웨어에 의해서만 달성될 수 있다는 사실의 관점에서, 광학 컴퓨팅 시스템과 외부 디지털-일반적으로 2진 코딩-시스템 사이의 인터페이스의 복잡성 및 광학 시스템 내의 계산을 실행하는 복잡성과 주로 연관된 다수의 결점을 가진다.

그러므로 본 발명의 기저에 있는 기술적 문제는 텔레커뮤니케이션 네트워크를 포함하는 외부 시스템으로 그리고 그로부터 데이터의 입력 및 출력에 관련하여, 그리고 시스템 내에 본질적으로 수행된 정보 처리 및 연관된 계산 연산에 관련하여, 최적 성능 특징을 갖는 병렬 광학 컴퓨팅 시스템을 고안하는 것인 한편, 또한 지금까지 알려진 광학 컴퓨팅 시스템에 영향을 미치는 제한 및 결함의 전부를 핵심적으로 극복하는 매우 다용도의 소프트웨어 및 하드웨어 구성을 채용하는 것이다.

본 발명의 기저에 있는 구상은 병렬 광학 컴퓨팅을 수행하기 위해 액정셀을 프로그래밍하는 것에 관한 것이고, 특히, 입력을 나타내는 변조된 광에 기반해서 계산을 수행하기 위해 그리고 광학 센서(검출기)에 의해 검출될 수 있는 광의 형태로 계산의 결과를 출력하기 위해 수행될 계산의 입력을 나타내는 광의 변조를 위한 셀의 프로그래밍에 관한 것이다.

앞서언급된 구상에 기반해서, 출원인은 제 1 모듈 및 제 2 모듈의 공간 구성 및 배열뿐만 아니라, 변조를 위해 사용된 컴퓨팅 시스템의 모듈의 개수 및 계산을 위해 사용된 모듈의 개수의 확장, 및 모듈의 상대적 공간 구성에 관련해서 가능한 주요 이점의 관점에서 서로 다른 병렬 광학 컴퓨팅 시스템의 다양한 구현예를 고안했고, 한편, 모두는 앞서 언급된 구상의 원칙에 기반한다.

다양한 구현예에서, 병렬 광학 컴퓨팅 시스템은:

적어도 하나의 편광 필터 및 적어도 하나의 액정셀을 포함하는 적어도 하나의 제 1 모듈, 제 1 모듈은 광원로부터 광을 수용하기 위해 그리고 액정셀로부터 출력된 광을 처리될 광학 데이터로 인코딩하기 위해 광학 변조기로서 구성되고;

적어도 하나의 편광 필터 및 적어도 하나의 액정셀을 포함하는 적어도 하나의 제 2 모듈, 제 2 모듈은 처리될 광학 데이터를 수용하기 위해 그리고 계산의 광학 결과를 출력하기 위해 광학 프로세서로서 구성될 수 있고;

계산의 광학 결과를 수용하고 광학 결과를 상응하는 전기 결과로 전환하도록 설계된 적어도 하나의 광학 검출기를 포함한다.

제 1 모듈 및/또는 제 2 모듈은 다중 액정셀을 포함할 수 있고, 따라서 컴퓨팅 시스템의 병렬 컴퓨팅 용량을 증가시킨다. 적어도 최초로 이어지는 기재는 단지 더 용이하게 설명하기 위해 모듈의 최소 구성에 기반하지만, 동일한 모듈이 액정셀의 개수의 관점에서 제한되지 않음은 자명하다.

일 구현예에 따라서, 광학 컴퓨팅 시스템은 적어도 하나의 프리즘이 제 1 모듈로부터 광학 데이터를 수용하고 광학 데이터를 제 2 모듈에 반영하도록 위치되는 유형의 구성을 갖고, 여기서 제 1 모듈 및 제 2 모듈은 수직으로 정렬된다. 여기 도시된 구성의 특정 세부는 본 개시의 구체적인 기재에 그리고 도면을 참조하여 제공된다. 핵심적으로, 프리즘은 그들을 마주하여 위치된 제 1 모듈 및 제 2 모듈의 셀에 평행한 베이스, 제 1 모듈로부터 제 2 모듈로의 광학 데이터를 반영하기 위한, 베이스에 연결된 기울어진 벽을 포함한다.

일 측면에 따라서, 제 2 모듈은 광학 프로세서로서 구성되고 광학 검출기는 제 2 모듈로부터 광학 결과를 수용하도록 구성된다.

또 다른 측면에 따라서, 광학 컴퓨팅 시스템은 제 2 모듈 아래에, 제 1 모듈 및 제 2 모듈과 수직으로 정렬되고, 제 2 모듈로부터 광학 데이터를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 제 3 모듈을 포함하고, 이러한 측면에 따라서, 제 2 모듈은 제 2 광학 변조기로서(그리고 따라서 필수적으로는 아니지만 프로세서로서) 또는 광학 프로세서로서 구성되고, 제 3 모듈은 광학 프로세서로서 또는 제 2 광학 프로세서로서 각기(즉, 제 2 모듈의 구성에 따라) 구성된다. 적어도 하나의 제 2 프리즘은 제 2 모듈로부터 광학 데이터를 수용하고 제 3 모듈에 광학 데이터를 반영하도록 구성된다. 제 2 프리즘은 제 1 프리즘이 위치된 제 2 모듈의 표면의 반대편에 위치된 제 2 모듈의 표면을 따라 그들을 마주하여 위치된 제 2 모듈 및 제 3 모듈의 셀에 평행한 베이스, 및 제 2 모듈로부터 제 3 모듈에 광학 데이터를 반영하하기 위해, 베이스에 연결된 경사진 벽를 포함한다. 광학 검출기는 적어도 이러한 가능한 구성에서 제 3 모듈로부터 광학 결과를 수용하도록 구성된다.

그러나 다른 공간 구성이 출원인에 의해 고안되고 특정 세부는 이하에 단지 간략하게 언급되고 본 개시의 상세한 설명에서 그리고 도면을 참조하여 더 완전히 기재되고, 여기서 참조 번호는 컴퓨팅 시스템의 구현예의 가능한 예시의 이해를 용이하게 한다.

예를 들어, 광학 컴퓨팅 시스템의 제 1 모듈은 제 2 모듈을 마주하여 위치될 수 있다(그리고 따라서 반드시 수직으로 정렬되지 않는다).

또한, 이러한 변형에 따라서, 광학 컴퓨팅 시스템은 본 경우에, 제 2 모듈을 마주하여 위치된 제 3 모듈을 포함할 수 있고, 제 3 모듈은 광학 프로세서로서 구성되고 광학 검출기는 제 3 모듈로부터 광학 결과를 수용하도록 구성된다.

이미 언급된 바와 같이, 광학 컴퓨팅 시스템의 추가 구현예에서도, 제 1 모듈, 제 2 모듈, 또는 제 3 모듈의 각각은 제 1 모듈, 제 2 모듈, 또는 제 3 모듈의 평면에 수평으로 및/또는 수직으로 인접하여 배열된 다중 액정셀을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 병렬 광학 컴퓨팅 방법 및 컴퓨팅 시스템의 추가 특성 특징 및 이점은 단지 본 발명의 비제한적인 예시를 통해 제공된 아래의 기재 및 첨부된 도면을 참조하여 제공된다.

유리하게, 셀이 앞서언급된 구상에 기반해서 변조를 위해 그리고 계산을 위해 재프로그램가능할 수 있기 때문에, 입력 데이터의 다중 세트를 나타내고 데이터 세트 상에 다른 다중 연산을 수행하는 것이 가능하고, 다중 표현 및 연산의 각각의 하나는 아래에 변조를 위해 설계된 병렬 광학 컴퓨팅 시스템의 소위 제 1 모듈, 및 컴퓨팅 시스템의 프로세서로서 연산을 위해 설계된 컴퓨팅 시스템의 제 2 모듈의 부분을 형성하는 것으로도 지시된 변조 및 계산 셀의 미리 규정된 프로그래밍에 상응한다.

도 1은 본 개시에 따른 광학 컴퓨팅 시스템의 개략적인 도시이다.
도 2는 본 개시에 제공된 변형에 따른 광학 컴퓨팅 시스템의 개략적인 도시이다.
도 3은 본 개시에 제공된 또 다른 변형에 따른 광학 컴퓨팅 시스템의 개략적인 도시이다.
도 4는 본 개시에 제공된 추가 변형에 따른 광학 컴퓨팅 시스템의 개략적인 도시이다.
도 5는 출원인이 본 개시에 제공된 광학 컴퓨팅 시스템을 고안하도록 이끈 기본 원칙의 개략적인 도시이다.
도 6은 본 개시에 제공된 또 다른 변형에 따른 광학 컴퓨팅 시스템의 개략적인 도시이다.
도 7은 본 개시에 제공된 추가 변형에 따른 광학 컴퓨팅 시스템의 개략적인 도시이다.
도 8은 본 개시에 제공된 여전히 또 다른 변형에 따른 광학 컴퓨팅 시스템의 개략적인 도시이다.
도 9는 본 개시에 비제한적인 예시를 통해 제공된 가능한 코딩 시스템에 따라 사용된 광학 컴퓨팅 시스템의 개략적인 도시이다.
도 10은 도 9의 세부(a)이다.
도 11은 본 개시에 따른 컴퓨팅 시스템에 광을 코딩하기 위한 가능한 시스템을 도시하는 도해이다.

첨부된 도면을 참조하여, (1)은 요컨대 “컴퓨팅 시스템”으로서도 언급된 본 발명에 따른 병렬 광학 컴퓨팅 시스템을 나타내고 개략적으로 표시한다.

컴퓨팅 시스템(1)은 모듈 그리고 특히 적어도 하나의 제 1 모듈(10) 및 제 2 모듈(20)(예를 들어, 도 1 및 도 3) 및 선택적으로 제 3 모듈(30)(예를 들어, 도 2 및 도 4) 또는 또 다른 추가 모듈에 함께 그룹화된 복수의 액정셀을 포함한다. 특정 모듈은 아래 기재로부터 분명해질 바와 같이, 특정 기능, 특히 광 변조 기능(100, 101) 및 컴퓨팅 기능(200, 201)을 실행하도록 설계된다.

컴퓨팅 시스템(1)의 작동 원칙은 제 1 모듈(10)에 및/또는 제 2 모듈(20)에 (및/또는 제 3 모듈(30)에 및/또는 추가 모듈에) 포함된 액정셀의 개수와 독립적이고 그러므로, 더 용이한 기재를 위해, 컴퓨팅 시스템(1)은 제 1 모듈(10) 및 제 2 모듈(20)(그리고 선택적으로 제 3 모듈(30)에 대해 제 3 액정셀(33))의 각각에 대해, 각기, 단지 하나의 액정셀(13, 23)을 갖는 것으로 간주될 수 있다. 앞서언급된 명료성에도 불구하고, 컴퓨팅 시스템(1)의 산업화는 - 그러므로 출원인에 의해 고안된 바와 같이 - 제 1 모듈(10) 및 제 2 모듈(20)(그리고 선택적으로 제 3 모듈(30))의 각각에 대해 다중 액정셀의 사용을 위해 그리고 아래 기재로부터 명백해질 바와 같이, 데이터 처리의 병렬성을 증가시키기 위해, 특히 광 변조 기능 및 광학 컴퓨팅 기능을 위해, 각각의 기능에 대해 다중 모듈을 갖는, 일부 구현예에서, 특히 적합함이 지적되어야만 한다. 그러므로, 아래 기재 관련해서, 각각의 모듈과 연관해서 아래 기재된 특성 특징은 액정셀의 개수와 독립적이다.

액정셀(13, 23, 33)은 두 개의 유리 벽(95) 사이에 위치되고 비편광된 백색 광원(70)에 의해 방사된 무한 광선에 의해 가로지르도록 의도된다. 백색 광원(70)은 광원으로서 컴퓨팅 시스템(1)의 입력에 위치된다. 예를 들어, 백색 광원(70)은 복수의 LED를 포함한다.

본 발명에 따라서, 광원(70)에 의해 방사된 광은 처리될 정보 또는 데이터를 나타내도록 액정셀(13)의 구성 또는 상태에 따라 제 2 모듈(10)에 의해 변조되도록 의도된다. 따라서 변조된 광, 즉, 제 1 모듈(10)로부터 출력된 광은 그런 후에 제 2 모듈(20)(그리고 선택적으로 제 3 모듈(30) 또는 추가 모듈)에 입력되고, 제 2 및/또는 제 3 모듈의 액정셀(23, 33)의 구성 또는 상태에 따라 처리된다. 다른 구현예에 따라서, 제 2 모듈 및/또는 제 3 모듈 및/또는 추가 모듈은 변조 기능 또는 컴퓨팅 기능과 연관될 수 있다.

모듈에 광을 처리하는 방법의 간략한 기재가 아래 제공된다.

광은 실제로 다수의 원자에 의해 무작위로 방사된 광선의 중첩에 의해 얻어진 복수의 광선에 의해 형성된다. 병렬 광학 컴퓨팅 프로세스를 수행하기 위해, 본 발명에 따른 컴퓨팅 시스템(1)은 광선을 편광시키도록 구성되어서, 제 1 모듈(10) 및 제 2 모듈(20)(그리고 선택적으로 제 3 모듈(30) 및 임의의 추가 모듈)의 액정셀에 의해 뒤이은 처리를 위해 그들을 실질적으로 정리한다.

이러한 제어 작동은 제 1 모듈(10)에 포함된 적어도 하나의 편광 필터(12) 및 제 2 모듈(20)에 포함된 적어도 하나의 제 2 편광 필터(22)(또는 제 3 및/또는 추가 모듈을 위한 추가 필터)에 의해 다른 것들 가운데 수행된다. 광선은 모듈(10, 20, (30))에 의해, 그리고 특히, 모듈의 액정셀(13, 23, 33)에 의해 더 제어되도록 의도되고, 이는 액정셀의 다중 전기 접점에 가해진 다중 전기 임펄스에 의해 활성화된다.

모듈(10, 20, (30))에서, 전계는 미리결정된 프로그래밍으로 적용되어서, 액정셀(13, 23, (33))의 결정(crystal)은 (제 1 모듈(10)에서) 광을 변조하고 (제 2 모듈(20)에서) 계산, 예를 들어, 0° 또는 90°의 위상 변이를 수행하도록 수행되어야만 하는 프로그래밍에 따라 필터(12, 22, (32))에 의해 앞서 평광된 광의 위상 변이를 허용하거나 허용하지 않도록 정렬된다.

도 5는 개략적인 형태로, 액정셀(12, 23, (33))의 작동 논리를 도시하고, 이는 제 1 모듈(10) 및 제 2 모듈(20)을 형성하도록 사용될 수 있다.

도 5의 최상부는 트위스트된 네마틱 광 변조기 LCD의 단일 이미지 요소(픽셀)의 오프 상태를 도시하고, 이는 “정상적으로 백색” 모드, 즉, 어떠한 전계도 액정에 적용되지 않을 때 광이 전달되는 모드에서 작동한다. 오프 상태에서, 즉, 어떠한 전계도 적용되지 않을 때, 네마틱 액정의 분자의 트위스트된 구성(나선형 또는 헬리컬 구조)가 도 5에 두 개의 유리층 G 사이에 형성되고, 이는 다양한 스페이서에 의해 분리되고 투명한 전극(미도시)으로 라이닝된다. 동일한 전극은 그러므로 도 5의 최상부에 도시된 바와 같이, 어떠한 외계도 존재하지 않을 때 90°를 통해 액정을 정밀하게 비트는 정렬층(역시 도 5에 미도시)으로 라이닝된다.

(도 5에 왼쪽 측면 상의 들어오는 수평 화살표에 의해 지시된) 편광을 갖는 광원이 스크린의 전방 부분을 비추면, 광은 제 1 편광기(P2)를 통과하고 편광기로부터 액정으로 통과하고, 여기서 그것은 나선형 구조에 의해 회전된다. 광은 그런 후에 제 1 편광기에 대해 90°에서 설정된 제 2 편광기(P1)를 통과하도록 적절하게 편광된다. 도 5(도면의 최상)에 도시된 예시에서, 그러므로, 광은 셀의 후면을 통과하고 이미지는 투명하게 나타난다(오른쪽에 백색 직사각형). 광(투명한)의 이러한 외관은 광학 정보와 연관될 수 있다.

온 상태에서, 대신에, 즉, 계(field)가 두 개의 전극 사이에 적용될 때, 결정은 외계로 재정렬된다(도 5의 바닥). 이러한 구성은 결정의 회전을 방지하고, 이는 결과적으로, 액정을 통과한 편광된 광을 재배향하지 않는다. 이러한 경우에, 광은 후방 편광기(P1)에 의해 차단되고 이미지는 불투명한 외관을 가진다(오른쪽에 검은색 직사각형). 광(불투명)의 이러한 외관은 광의 제 1 외관(투명)과 연관된 것과 다른 광학 정보와 연관될 수 있다.

위에 기재된 작동 논리에 기반해서, 각각의 모듈, 즉, 컴퓨팅 시스템(1)의 제 1 모듈(10) 및 제 2 모듈(20), 및 임의의 다른 모듈(30) 등은 필터(P1, P2)를 사용하여 형성될 수 있다. 다른 구현예에 따른 이들 필터는 예를 들어, (12) 및 (22)(도 1)에 의한 도면, 및 (13), (23)(도 1) 및 (33)(도 33)에 의한 액정셀에 지시된다. 셀의 각각은 광이 위에 기재된 바와 같이 제어되는 것을 허용한다.

컴퓨팅 시스템(1)은 병렬로 매우 많은 수의 수학적 연산을 병렬로 변조하고 처리한 후에, 각기, 전기 신호의 형태로 처리될 데이터를 제공하는 직렬 입력 인터페이스 및/또는 컴퓨팅 시스템(1)에 의해 이미 처리된 전기 데이터를 수용하도록 구성된 직렬 출력 페이스를 갖는 입력 및/또는 출력에서 유리하게 인터페이스될 수 있다. 전기 입력 데이터는 컴퓨팅 시스템(1)의 제 1 모듈(10)에 의해 상응하게 변조된 광으로 전환된다. 유사하게, 컴퓨팅 시스템(1)에 의해 처리된 광학 데이터, 특히 제 2 모듈(20)에 의해 처리된 데이터는 컴퓨팅 시스템(1)의 광학 검출기(40)에 의해 데이터 또는 전기 신호로 재전환된다.

제 1 모듈(10) 및 제 2 모듈(20)의 하드웨어는 전기 광학 변조 장치를 포함하고; 원칙적으로, 제 1 모듈(10) 및 제 2 모듈(20)의 하드웨어는 매우 유사하거나 심지어 상응하지만, 그것은 시스템(1)에서 변조 또는 컴퓨팅 기능을 결정하는 하드웨어의 프로그래밍이고, 적어도 컴퓨터 시스템(1)의 가능한 구현예 중 하나에서, “광학 변조기”의 기능을 핵심적으로 갖는 제 1 모듈(10) 및 “광학 프로세서”의 기능을 갖는 제 2 모듈(20)을 제공한다.

광학 데이터로 정보의 전환은 수학 논리, 예를 들어, 다중 값 수학 논리의 다른 변형을 적용함으로써 수행될 병렬 처리를 허용한다. 컴퓨팅 시스템(1)의 처리의 최종 결과는 하나 이상의 다른 연속적인 컴퓨팅 시스템(1), 즉, 다른 병렬 광학 컴퓨팅 시스템으로 다시 향해지거나, 이미 위에 언급된 바와 같이 광학 검출기(40)에 의해 직렬 데이터로 재전환될 수 있다.

도 1에 도시된 구현예의 예시에 따라서, 액정셀은 제 1 광 변조기 모듈(10) 및 제 2 컴퓨팅 모듈(20)을 형성하도록 그룹화되고, 평면에서 서로 수직으로 정렬되고, 그러므로 동일 평면 상에 있고 (인치로) 미리결정된 크기를 갖는 장치 또는 디스플레이를 형성하도록 의도된다. 본 구현예에서, 수직으로 배열된 셀은 셀의 크기와 같은 양에 의해 디스플레이 상의 배치에 의해 제 2 모듈(20)의 상응하는 셀을 향해 제 1 모듈(10)의 셀로부터 출력된 광선을 180도를 통해 벗어나도록 설계된 광학 프리즘(50)을 마주한다. 그러므로 모듈 및 각각의 셀의 정밀한, 특히 컴팩트하고 공간적인 구성을 언급하는, 여전히 본 구현예에 따라서, 광학 검출기(40)는 제 1 광학 프리즘(50)에 의한 적절한 편향 후에, 입력에서 제 1 모듈(10)로부터의 광을 수용하도록 설계된 제 2 모듈의 표면의 반대편에 제 2 모듈(20)의 표면을 따라, 제 2 모듈(20)을 마주한다.

도 1에 도시된 유형의 컴퓨팅 시스템(1)은 2진 대수를 사용하여 컴퓨팅 연산을 수행하도록 유리하게 사용될 수 있다. 비편광된 광원(70)은 (적어도 하나의) 제 1 편광 필터(12)에 의해 제어된 광선을 방사하고 그런 후에 제 1 모듈(10)의 셀(13)에 진입한다. 편광 필터(12) 및 제 1 모듈(10)의 셀(13)은 컴퓨팅 시스템(1)의 광학 변조기(10)를 형성하고, 이는 처리될 직렬 데이터를 나타내도록 광을 변조하는 기능을 가진다.

처리될 정보에 상응하는 광선은 실질적으로 공동 평면 상에 있는 모듈(20, 10)의 각각의 셀을 갖는, 즉, 제 1 모듈과 함께 수직으로 배열된 제 2 액정셀(23)을 포함하는 제 2 모듈(20)에 진입하도록, 광학 변조기(10)로부터 방사되고 프리즘(50)에 의해 180도를 통해 편향된다. 제 2 모듈(20)의 셀(23)을 통과한 광선은 셀(23)의 상태에 따른 편광을 갖고 제 2 모듈(20)을 사용하여 수행될 계산에 따라 미리 프로그램될 수 있고 평광 필터(22)를 가로지를 수 있다. 최종으로, 편광 필터(22)로부터 출력된 광선은 광학 검출기(40)에 의해 검출되고 컴퓨팅 시스템(1)의 결과를 나타낸다.

이미 언급된 바와 같이, 컴퓨팅 시스템(1)은 다중 값 논리 컴퓨팅 연산을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 2(그러나 다중 값 컴퓨팅 논리에 기반한 사용으로 한정되지 않음)를 참조하여, 컴퓨팅 시스템(1)은 제 3 모듈(30)을 포함하도록 구성된다. 컴퓨팅 시스템(1)은 특히, 3개의 모듈(10, 20, 30)을 포함하고, 각각은 적어도 하나의 액정셀(13, 23, 33), 광원(70), 편광 필터(12, 22, 32), 두 개의 광학 프리즘(50 및 80), 및 광학 검출기(40)를 가진다. 비편광 광원(70)은 제 1 모듈(10)의 셀(13)에 진입하고 제 2 편광 필터(42)를 가로지르기 전에, 제 1 필터(12)에 의해 제어되는 광을 방사한다. 2개의 편광 필터(12, 42) 및 제 1 모듈(10)의 셀(12)은 광학 변조기(10)를 형성한다.

즉, 광학 형태로 처리될 데이터에 상응하도록 적절하게 변조된 광선은 광학 변조기(10)를 빠져나가 예시에서 제 2 모듈(20)의 편광 필터(82)를 향해, 소정 180도를 통해 편향된 곳으로부터 프리즘(50)에, 그리고 필터(82)로부터 제 2 모듈(20)의 액정셀(23)에 진입한다. 제 2 모듈(20)의 액정 셀(23)은 제 1 모듈(10)의 셀(13)과 수직으로 정렬되고, 즉, 공동 평면 상에 있고, 셀(13, 23) 모두는 프리즘(50)의 표면 또는 베이스에 평행한 표면을 갖고, 이는 프리즘(50)에 제 1 모듈(10)에 의해 변조된 광선을 입력하고 동일한 광선을 다시 출력하도록 구성되어서, 그들을 제 2 모듈(20), 특히, 매우 컴팩트한 하드웨어 구조에 기반한 편광 필터(82)의 입력을 향해 다시 향하게 한다.

제 2 셀(23)을 가로지른 광선은 셀(23)의 프로그래밍에 따라 이미 언급된 바와 같이, 소정 편광을 계속하고, 그들이 제 2 프리즘(80)을 향해 빠져나오는 곳으로부터 제 2 모듈(20)의 편광 필터(22)를 가로지른다.

제 2 프리즘(80)은 제 1 프리즘(50)의 광선을 편향하는 동일한 기능을 갖지만, 제 2 모듈(20)과 제 3 모듈(30) 사이에 위치되고, 즉, 프리즘(80)의 표면은 제 2 및 제 3 모듈(20, 30)의 셀(23 및 33)의 표면에 그리고 그들로부터 특히 적절하게 이격된 각각의 필터(22, 32)의 표면을 마주해서, 즉, 평행해서, 제 2 모듈(20)의 셀(23)에 의해 방사된 광선은 제 3 모듈(30)의 셀(33)에 정확하게 진입한다. 제 3 모듈(30)의 셀(33)으로의 이러한 진입은 모듈(30)의 필터(32)에 의해 제어되고, 이는 프리즘(80)과 셀(33) 사이에 위치된다.

그러므로 제 3 모듈(30)을 통한 광선의 흐름은 여기서 추가 편광을 요구하지 않고 제 3 모듈의 필터(62)를 통해 광학 검출기(40)에 도달한다.

제 3 모듈(30)의 셀(33)을 따라 통과한 광선은 셀(33)의 상태에 따른 편광을 갖고 제 3 모듈(30)로 수행될 계산에 따라 미리 프로그램될 수 있고 평광 필터(62)를 가로지를 수 있다. 최종으로, 편광 필터(62)로부터 출력된 광선은 광학 검출기(40)에 의해 검출되고 컴퓨팅 시스템(1)의 결과를 나타낸다.

도 2의 가능한 구현예와 연관해서 대신에 또 다른 명백함의 가치가 있는 것은 제 2 모듈(20)이 즉, 제 1 변조 모듈(10)에 대한 추가 변조기로서 또는 제 3 모듈(30)에 의해 형성된 제 2 컴퓨팅 모듈에 대한 추가 프로세서로서 구성됨으로써 광학 변조 모듈로서 또는 컴퓨팅 모듈로서 구성될 수 있다는 사실이다.

제 3 모듈(30)은, 사실 제 2 모듈(20)이 제 1 컴퓨팅 모듈로서 구성되는 경우에, 제 2 모듈(20)이 제 2 변조 모듈로서, 또는 제 2 컴퓨팅 모듈로서 구성되는 경우에, 제 1 컴퓨팅 모듈로서 구성될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하여 지금까지 제공된 기재는 단지 2개의 액정셀에 의해 또는 3개의 액정셀에 의해, 즉, 기재된 모듈의 각각에 대한 하나의 셀에 의해 소위 최소 구성에서 형성된 컴퓨팅 시스템(1)에 관한 것이다. 그러나 이미 언급된 바와 같이, 구조는 다중 셀이 도 1 또는 도 2의 구성에 모듈의 각각에 포함되도록, 그리고/또는 다중 변조 및/또는 컴퓨팅 모듈이 컴퓨팅 시스템(1)의 일종의 스크린을 형성하는 수직 및/또는 수평 인접한 배열에서 사용되도록 증폭될 수 있다.

도 6 및 도 7은 각기 도 1 및 도 2에 도시된 시스템의 확장된 형태를 도시한다. 도 6에 그리고 도 7에, 모듈의 구조, 필터 및 소스는 수직으로 그리고 수평으로 반복될 수 있고, 따라서 광학 시스템(1)의 광학 스크린의 형태로 실질적으로 양방향 확장에 상응하는 평면의 2개의 방향 X, Y에 따라 컴퓨팅 시스템을 확장한다. 컴퓨터 파워를 더 증가시키기 위해, 컴퓨팅 시스템의 소위 3차원 확장이 또한 고안되고, 여기서 다중 스크린이 방향 X 및 Y에 수직인 방향 Z를 따라 병렬로 나란히 배열된다.

또한, 다른 구현예 또는 위에 언급된 이들과 조합될 수 있는 구현예에 따라서, 컴퓨팅 시스템(1)의 구성요소의 공간 구성, 즉, 모듈(10-30), 광원(70), 및 검출기(40)의 상호 배열은 다를 수 있고, 일부 구현예에 따라서, 프리즘과 함께 위치되는 것을 요구하지 않는다. 이는 예를 들어 도 3 및 도 4를 참조하여 예시를 통해 제공된 구현예의 경우이다.

도 3에서, 제 1 모듈(10) 및 제 2 모듈(20)은 서로 마주하고 제 1 필터(12)의 표면에, 제 1 모듈(10)의 셀(13)의 표면에, 제 2 모듈(20)의 셀(23)의 표면에, 그리고 제 2 필터(22)의 표면에 수직인 축을 따라 광원(70)과 검출기(40) 사이에 배열된다. 또한 구현예의 본 예시의 경우에, 도 1을 참조하여 기재된 것과 유사한 방식으로, 제 1 모듈(1)은 변조기(100)로서 구성되고 제 2 모듈(2)은 프로세서(200)로서 구성된다.

도 4에서, 제 1 모듈(10) 및 제 2 모듈(20)은 다시 서로 마주하고 제 1 필터(12)의 표면에, 제 1 모듈(10)의 셀(13)의 표면에, 제 2 모듈(20)의 셀(23)의 표면에, 그리고 제 2 필터(22)의 표면에 수직인 축을 따라 광원(70)과 검출기(40) 사이에 배열된다. 그러나, 구현예의 본 예시에서, 제 3 모듈(30)은 제 2 모듈(20)과 검출기(40) 사이에 더 삽입되고 셀(33) 및 축에 수직인 표면을 갖는 2개의 필터(32A 및 32B)를 포함한다. 본 경우에, 도 2를 참조하여 기재된 것과 유사한 방식으로, 제 1 모듈(1)은 변조기(100)로서 구성되고, 제 2 모듈(2)은 제 2 변조기(101)로서 또는 제 1 프로세서(200)로서 구성될 수 있고, 제 3 모듈은 제 1 프로세서(200)로서 또는 제 2 프로세서(202)로서 구성될 수 있다.

도 8은 각각의 모듈에 대한 다중 액정셀을 포함하는, 도 3 또는 도 4에 따른 시스템의 확장된 형태를 개략적으로 도시한다. 특히, 비편광된 백색 광원은 (70)에 의해 표시되고 적어도 제 1 편광 필터(1)에 의해 그리고 예를 들어, 제 1 LCD 스크린(10)의 형태로, 제 1 모듈(10)의 다중 셀(13)에 의해 제어되도록 의도된 복수의 광선을 방사하도록 구성된다.

제 1 편광 필터(12) 및 제 1 모듈(10)의 셀(13)은 컴퓨팅 시스템(1)의 광학 변조기(10)를 형성하고, 이는 직렬 데이터를 처리될 광학 데이터로 전환하는 기능을 가진다.

제 1 모듈(10)은 출력에서 모듈(10)의 다중 셀(13)에 상응하는 복수의 광선을 생성하고, 각각의 선(ray)은 각각의 셀(13)의 상태에 따른 편광을 가진다. 광선은 제 2 모듈(20)의 각각의 셀(23)에 입력된다. 이러한 선은 제 2 모듈(20)에 의해 처리되고, 특히, 각각의 선은 셀(23)의 상태에 따라, 제 2 모듈(20)의 상응하는 셀(23)에 의해 처리된다. 따라서 처리된 선은 검출기(40)의 복수의 센서에 의해 검출되도록 의도된, 컴퓨팅 시스템(1)의 결과를 나타내고, 각각의 센서는 검출기(40)와 제 2 모듈(20) 사이에 위치된 제 2 편광 필터(22)에 의해 출력된 선과 연관된다.

확장된 컴퓨팅 시스템(1)은 도 4에 도시된 기본 구조로부터 유사하게 얻어질 수 있다.

도 11은 2진, 3진, 4진, 듀얼 레일 또는 n개의 레일 시스템에 기반한, 컴퓨팅 시스템(1)에서 광을 코딩하는 가능한 방식의 예시를 나타낸다. 코딩 시스템은 변조 동안 처리될 데이터를 나타내고 그에 상응하는 광 특성 덕분에 사용된다.

코딩 시스템에서, 정보는 광이 위에 이미 설명된 바와 같이 불투명(검은색) 또는 백색(투명)이라는 사실에 의해서 뿐만 아니라, 광의(즉, 광선의) 추가 특성, 특히, 백색 사각형에 도 11에 각각의 화살표에 의해 지시된 백색광의 방향, 또는 도 11에 각각의 채색된 사각형에 의해 지시된 파란색, 녹색, 및 빨간색과 같은 추가 색상에 의해, 또는 도 11에 채색된 각각의 화살표에 의해 지시된 채색된 광의 방향에 의해 표현된다.

도 9는 개략적인 형태로 그리고 논리 시스템에 기반해서(즉, 구성요소의 하드웨어 배열과 핵심적으로 연관되어) 예를 들어, 도 2의 하드웨어 아키텍처에 기반해 컴퓨팅 시스템(1)의 작동을 도시한다.

제 1 모듈(10)에서 그리고 제 2 모듈(20)에서, 컴퓨팅 시스템에 입력된 직렬 데이터는 도 11에 도시된 코딩 시스템 중 하나에 의해 인코딩되고, 따라서 광 덕분에, 미리결정된 변조는 광학 형태로 입력 데이터를 나타낸다. 이러한 표현은 제 2 모듈(20)의 출력으로서 도 9의 논리 도해에 도시된다.

제 3 모듈(30)은 제 2 모듈(20)로부터 출력된 광선에 계산을 적용한다. 본 계산은 계산 마스크 상에 미리 정의되고, 이는 제 3 모듈(30)에 입력된 광학 데이터(즉, 선)를 전환한다. 계산 마스크는 도 9에 분명하게 보이지 않고 따라서 도 10에 더 큰 규모로 도시된다. 계산 마스크는 계산, 즉, 제 3 모듈(30) 내부에 광선 상에 수행되어야 하는 처리에 따라 미리 정의된다. 그러므로, 제 3 모듈은 다른 계산 마스크를 재정의함으로써 구성될 수 있다.

다시, 광의 변조에 대해 채택된 코딩 시스템, 예를 들어, 도 11에 도시된 시스템 중 하나에 기반해서, 광학 계산의 결과는 검출기(40)에서 외부 시스템에 대해 의도된 상응하는 디지털 데이터로 재전환될 수 있다.

1: 컴퓨팅 시스템
100: 광학 변조기
200: 광학 프로세서
40: 광학 검출기

Claims (14)

1. 적어도 하나의 편광 필터(12) 및 적어도 하나의 액정셀(13)을 포함하는 적어도 하나의 제 1 모듈(10), 상기 제 1 모듈(10)은 광원(70)로부터 광을 수용하기 위해 그리고 상기 액정셀(13)로부터 출력된 상기 광을 처리될 광학 데이터로 인코딩하기 위해 광학 변조기(100)로서 구성되고;
   적어도 하나의 편광 필터(22) 및 적어도 하나의 액정셀(23)을 포함하는 적어도 하나의 제 2 모듈(20), 상기 제 2 모듈(20)은 처리될 상기 광학 데이터를 수용하기 위해 그리고 상기 처리의 광학 결과를 출력하기 위해 광학 프로세서(200)로서 구성될 수 있고;
   상기 처리의 상기 광학 결과를 수용하고 상기 광학 결과를 상응하는 전기 결과로 전환하도록 설계된 적어도 하나의 광학 검출기(40)를 포함하는, 병렬 광학 컴퓨팅 시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1 모듈(10)로부터 상기 광학 데이터를 수용하고 상기 제 2 모듈(20)에 상기 광학 데이터를 반영하도록 구성된 적어도 하나의 프리즘(50)을 포함하고, 상기 제 1 모듈(10) 및 상기 제 2 모듈(20)은 수직으로 정렬되고 상기 프리즘(50)은 그들을 마주하여 위치된 상기 제 1 모듈(10) 및 상기 제 2 모듈(20) 중 적어도 하나의 셀에 평행한 베이스(51), 및 상기 제 1 모듈(10)로부터 상기 제 2 모듈(20)로 상기 광학 데이터를 반영하기 위해 상기 베이스(51)에 연결된 경사진 벽(52)을 포함하는, 병렬 광학 컴퓨팅 시스템.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제 2 모듈(20)은 광학 프로세서(200)로서 구성되고 상기 광학 검출기(40)는 상기 제 2 모듈(20)로부터 상기 광학 결과를 수용하도록 구성되는, 병렬 광학 컴퓨팅 시스템.
4. 제 1항에 있어서,
   그것은 상기 제 2 모듈(20) 아래에, 상기 제 1 모듈(10) 및 상기 제 2 모듈(20)과 수직으로 정렬되고, 상기 제 2 모듈(20)로부터 상기 광학 데이터를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 제 3 모듈(30)을 포함하고, 상기 제 2 모듈(20)은 제 2 광학 변조기(101)로서 또는 광학 프로세서(200)로서 구성되고, 상기 제 3 모듈은 각기 광학 프로세서(200)로서 또는 제 2 광학 프로세서(201)로서 구성되고, 그것은 상기 제 2 모듈(20)로부터 상기 광학 데이터를 수용하고 상기 제 3 모듈(30)에 상기 광학 데이터를 반영하도록 구성된 적어도 하나의 제 2 프리즘(80)을 포함하고, 상기 제 2 프리즘(80)은 상기 제 1 프리즘(50)이 위치된 상기 제 2 모듈(20)의 상기 표면(25)의 반대편에 상기 제 2 모듈(20)의 표면(24)을 따라, 그들을 마주하여 위치된, 상기 제 2 모듈(20) 및 상기 제 3 모듈(30)의 적어도 하나의 셀에 평행한 베이스(81), 및 상기 제 2 모듈(20)로부터 상기 제 3 모듈(30)로 상기 광학 데이터를 반영하기 위해, 상기 베이스(81)에 연결된 경사진 벽(86)을 포함하고, 상기 광학 검출기(40)는 상기 제 3 모듈(30)로부터 상기 광학 결과를 수용하도록 구성된, 병렬 광학 컴퓨팅 시스템.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1 모듈(10)은 상기 제 2 모듈(20)을 마주하여 위치되는, 병렬 광학 컴퓨팅 시스템.
6. 제 5항에 있어서,
   그것은 상기 제 2 모듈(20)을 마주하는 상기 제 3 모듈(30)을 포함하는, 병렬 광학 컴퓨팅 시스템.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 제 2 모듈(20)은 광학 변조기(101)로서 또는 광학 프로세서(200)로서 구성되고, 상기 제 3 모듈(30)은 각기 광학 프로세서(200)로서 또는 제 2 광학 프로세서(201)로서 구성되고, 상기 광학 검출기(40)는 상기 제 3 모듈(30)로부터의 상기 광학 결과를 수용하도록 구성되는, 병렬 광학 컴퓨팅 시스템.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1 모듈(10), 상기 제 2 모듈(20), 또는 상기 제 3 모듈(30)의 각각은 실질적으로 평면의 2개의 수직축(X, Y)을 따라, 상기 제 1 모듈(10), 상기 제 2 모듈(20), 또는 상기 제 3 모듈(30)의 평면에 수평으로 및/또는 수직으로 인접하여 배열된 다중 액정셀을 포함하고, 셀의 인접한 배열은 상기 컴퓨팅 시스템(1)의 스크린을 형성하는, 병렬 광학 컴퓨팅 시스템.
9. 제 8항에 있어서,
   그것은 정렬된 스크린의 복수의 또는 하나의 어레이를 포함하는, 병렬 광학 컴퓨팅 시스템.
10. 제 1항에 있어서,
    상기 광원(70)은 다중 비편광된 백색 광원 또는 LED를 포함하고, 상기 광원의 각각은 상기 제 1 모듈(10)의 각각의 액정셀과 정렬되는, 병렬 광학 컴퓨팅 시스템.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 1 모듈(10)의 복수의 셀의 각각의 셀(13)은 상기 제 2 모듈(20)의 복수의 셀로부터 각각의 셀(23)을 향해 변조된 광선을 전송하도록 구성되고, 상기 제 1 모듈의 상기 셀(13)은 상기 광선의 방사의 방향(Z)을 따라 상기 제 2 모듈의 상기 각각의 셀(23)과 정렬되거나 평면(X, Y)에 상기 제 1 모듈(10)의 상기 셀(13)에 대해 미리결정된 거리에 위치되고, 상기 제 1 모듈의 상기 셀(13)로부터 상기 방향(Z)에서 방사된 선은 예를 들어, 상기 제 1 모듈 및 상기 제 2 모듈(23)의 상기 셀(13)과 연관된 광학 프리즘에 의해 상기 방향(Z)에서 반사되는, 병렬 광학 컴퓨팅 시스템.
12. 제 1항에 있어서,
    상기 광학 변조기(100)는 2진,3진, 4진, 듀얼 레일 또는 n개의 레일 논리 코딩 시스템에 기반해 들어오는 광을 변조하도록 구성되는, 병렬 광학 컴퓨팅 시스템.
13. 제 1항에 있어서,
    상기 광학 프로세서(200)는 상기 광학 변조기(100)에 의해 방사된 상기 광선 상에 계산을 수행하도록 구성되고, 상기 계산은 상기 광학 프로세서(200)에 미리정의된 계산 마스크에 상응하는, 병렬 광학 컴퓨팅 시스템.
14. 제 13항에 있어서,
    상기 광학 프로세서(200)는 상기 광학 프로세서(200)에서 계산 마스크를 정의하도록 프로그램가능하고, 상기 계산 마스크는 상기 광학 프로세서의 상기 다중 액정셀의 미리결정된 상태로서 상기 광학 프로세서(200)에 부하되는, 병렬 광학 컴퓨팅 시스템.

Images