JPH04216532A - 光演算装置 - Google Patents
光演算装置Info
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- JPH04216532A JPH04216532A JP41110490A JP41110490A JPH04216532A JP H04216532 A JPH04216532 A JP H04216532A JP 41110490 A JP41110490 A JP 41110490A JP 41110490 A JP41110490 A JP 41110490A JP H04216532 A JPH04216532 A JP H04216532A
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- Japan
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- liquid crystal
- light
- ferroelectric liquid
- crystal cell
- beam splitter
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Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ニューロ・コンピュー
タを実現する際に必要となる最も基本的な演算である排
他的論理和を光により行う光演算装置に関するものであ
る。
タを実現する際に必要となる最も基本的な演算である排
他的論理和を光により行う光演算装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ニューロ・コンピュータで情報処理を行
うにあたり、ニューロン一つ一つで行う演算は単純なも
のであるが、ニューロンの数が多く、且つニューロン同
志の結線が多い程処理能力が向上する。この様なニュー
ロ・コンピュータは従来のデジタルコンピュータ技術や
ソフトウェアでも実現することが可能であるが、いづれ
の方法によっても種々の問題が生じる。
うにあたり、ニューロン一つ一つで行う演算は単純なも
のであるが、ニューロンの数が多く、且つニューロン同
志の結線が多い程処理能力が向上する。この様なニュー
ロ・コンピュータは従来のデジタルコンピュータ技術や
ソフトウェアでも実現することが可能であるが、いづれ
の方法によっても種々の問題が生じる。
【０００３】すなわち、デジタルコンピュータ技術を用
いた場合、ニューロン間の結線の数はニューロンの数以
上となり配線が複雑になるため、ニューロンの数が制限
される原因となる。また、ニューロンは基本的に多入力
一出力関数であるため、各素子のファイン・ファンアウ
トの問題からも、ニューロンの数が制限されうる。一方
、ソフトウェアでニューロ・コンピュータを実現しよう
とする場合、ニューロンの数の幾何級数倍的に処理回数
が増え、処理速度の低下が避けられない。
いた場合、ニューロン間の結線の数はニューロンの数以
上となり配線が複雑になるため、ニューロンの数が制限
される原因となる。また、ニューロンは基本的に多入力
一出力関数であるため、各素子のファイン・ファンアウ
トの問題からも、ニューロンの数が制限されうる。一方
、ソフトウェアでニューロ・コンピュータを実現しよう
とする場合、ニューロンの数の幾何級数倍的に処理回数
が増え、処理速度の低下が避けられない。
【０００４】そこで、光の高い並列性を利用し、ニュー
ロン間の結線を光により行う光演算装置が考え出された
。
ロン間の結線を光により行う光演算装置が考え出された
。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の光演算
装置においては、光の強度を制御するためネマテック液
晶が用いられていた。まず、この液晶にはメモリ特性が
ないために、補助的なメモリ素子が必要であり、駆動回
路が複雑となるため、多数のニューロンを実現するのが
困難である。更に、この液晶の応答速度が通常数１０ｍ
ｓ〜数１００ｍｓ と遅いために、ニューロ・コンピュ
ータ全体としての処理速度が低下するという問題が生じ
る。
装置においては、光の強度を制御するためネマテック液
晶が用いられていた。まず、この液晶にはメモリ特性が
ないために、補助的なメモリ素子が必要であり、駆動回
路が複雑となるため、多数のニューロンを実現するのが
困難である。更に、この液晶の応答速度が通常数１０ｍ
ｓ〜数１００ｍｓ と遅いために、ニューロ・コンピュ
ータ全体としての処理速度が低下するという問題が生じ
る。
【０００６】本発明の課題は、光の強度を制御するため
の液晶として強誘電性液晶を用い、排他的論理和を光の
みによって演算するための光演算装置を提供せんとする
にある。
の液晶として強誘電性液晶を用い、排他的論理和を光の
みによって演算するための光演算装置を提供せんとする
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、光源と、この
光源からの光を偏光面の直交する第１及び第２の光に分
離するための光偏光分離手段と、前記偏光面の直交する
２つの光の光路に順次に配置され、第１入力電圧が印加
される第１強誘電性液晶セル、偏光板、第２入力電圧が
印加される第２強誘電性液晶セル及び偏光ビームスプリ
ッタと、前記偏光ビームスプリッタを透過する前記第１
及び第２の光の強度をそれぞれ検出するための第１光電
変換手段と、前記偏光ビームスプリッタで反射される前
記第１及び第２の光の強度をそれぞれ検出するための第
１光電変換手段と、これら第１、第２光電変換手段の出
力に基づいて駆動される第３強誘電性液晶セルとを具え
る光演算装置であって、前記偏光板の偏光方向を基準方
向とした場合、前記第１及び第２強誘電性液晶セルのコ
ーン角が±αであるように構成したことを特徴としてい
る。
光源からの光を偏光面の直交する第１及び第２の光に分
離するための光偏光分離手段と、前記偏光面の直交する
２つの光の光路に順次に配置され、第１入力電圧が印加
される第１強誘電性液晶セル、偏光板、第２入力電圧が
印加される第２強誘電性液晶セル及び偏光ビームスプリ
ッタと、前記偏光ビームスプリッタを透過する前記第１
及び第２の光の強度をそれぞれ検出するための第１光電
変換手段と、前記偏光ビームスプリッタで反射される前
記第１及び第２の光の強度をそれぞれ検出するための第
１光電変換手段と、これら第１、第２光電変換手段の出
力に基づいて駆動される第３強誘電性液晶セルとを具え
る光演算装置であって、前記偏光板の偏光方向を基準方
向とした場合、前記第１及び第２強誘電性液晶セルのコ
ーン角が±αであるように構成したことを特徴としてい
る。
【０００８】
【作用】このような光演算装置を提供することによって
、双安定性を利用したメモリ特性、高速度の応答特性（
１０〜１００ μｓ）といった作用を得ることができる
。
、双安定性を利用したメモリ特性、高速度の応答特性（
１０〜１００ μｓ）といった作用を得ることができる
。
【０００９】
【実施例】図１は、本発明による光演算装置の第１実施
例を示す図、図２は、図１に示す第１実施例を説明する
ための図である。なお、図２〜図４において、図１にお
ける各素子と同一の機能を有する素子には同一の記号を
付し、その説明を省略することがある。
例を示す図、図２は、図１に示す第１実施例を説明する
ための図である。なお、図２〜図４において、図１にお
ける各素子と同一の機能を有する素子には同一の記号を
付し、その説明を省略することがある。
【００１０】図１において、半導体レーザ等の光源Ｌか
らの光を、ハーフミラー等の分光手段ＨＭに入射させて
２分割し、この２分割された光束を、互いに垂直である
偏光面を有する第１、第２偏光板Ｐ１，Ｐ２でそれぞれ
受光するようにする。更に、この２つの光束を、第１強
誘電性液晶Ｃ１、第３偏光板Ｐ３、第２強誘電性液晶Ｃ
２及び偏光ビームスプリッタに、順次入射させるように
する。この偏光ビームスプリッタによって、２つの光束
をそれぞれＰ偏光とＳ偏光とに分け、Ｐ偏光成分を第１
光電素子Ｄ１に投射させるとともに、Ｓ偏光成分を第２
光電素子Ｄ２に投射させるように構成する。この第１光
電素子Ｄ１によって、Ｐ偏光成分の差を検出し、第２光
電素子Ｄ２によって、Ｓ偏光成分の差を検出する。これ
によって、第３強誘電性液晶セルＣ３に流入する電流を
制御し、このセルＣ３にかかる電圧ＶＦＬＣ を変化さ
せる。
らの光を、ハーフミラー等の分光手段ＨＭに入射させて
２分割し、この２分割された光束を、互いに垂直である
偏光面を有する第１、第２偏光板Ｐ１，Ｐ２でそれぞれ
受光するようにする。更に、この２つの光束を、第１強
誘電性液晶Ｃ１、第３偏光板Ｐ３、第２強誘電性液晶Ｃ
２及び偏光ビームスプリッタに、順次入射させるように
する。この偏光ビームスプリッタによって、２つの光束
をそれぞれＰ偏光とＳ偏光とに分け、Ｐ偏光成分を第１
光電素子Ｄ１に投射させるとともに、Ｓ偏光成分を第２
光電素子Ｄ２に投射させるように構成する。この第１光
電素子Ｄ１によって、Ｐ偏光成分の差を検出し、第２光
電素子Ｄ２によって、Ｓ偏光成分の差を検出する。これ
によって、第３強誘電性液晶セルＣ３に流入する電流を
制御し、このセルＣ３にかかる電圧ＶＦＬＣ を変化さ
せる。
【００１１】以下、図２を参照し、第１実施例の動作を
説明する。図２より明らかなように、第３偏光板Ｐ３の
偏光方向を基準として、第１偏光板Ｐ１の偏光角がπ／
４であり、第２偏光板Ｐ２の偏光角が３π／４であり、
第１及び第２強誘電性液晶セルＣ１，Ｃ２のコーン角が
それぞれαｉ （±α）， αｊ （±α）となるよう
に配置する。ここで、αは、強誘電性液晶の物質固有の
値であり、物質によって種々異なる。また、強誘電性液
晶セルを通る光の透過度をＴとし、基準方向からπ／４
の角度の第１偏光板と第３偏光板とに狭まれた第１強誘
電性液晶セルＣ１の透過率を外１
説明する。図２より明らかなように、第３偏光板Ｐ３の
偏光方向を基準として、第１偏光板Ｐ１の偏光角がπ／
４であり、第２偏光板Ｐ２の偏光角が３π／４であり、
第１及び第２強誘電性液晶セルＣ１，Ｃ２のコーン角が
それぞれαｉ （±α）， αｊ （±α）となるよう
に配置する。ここで、αは、強誘電性液晶の物質固有の
値であり、物質によって種々異なる。また、強誘電性液
晶セルを通る光の透過度をＴとし、基準方向からπ／４
の角度の第１偏光板と第３偏光板とに狭まれた第１強誘
電性液晶セルＣ１の透過率を外１
【外１】
と定義すると、出力光Ｉ１ ，Ｉ２ はそれぞれ、数１
【数１】
となる。αｉ ， αｊ は±αの２値をとり、数２
【
数２】 が成り立つので数３
数２】 が成り立つので数３
【数３】
となり、数４
【数４】
となる。実際には外２
【外２】
は出力光Ｉ１ ， Ｉ２ をｐｈｏｔｏ−ｄｉｏｄｅ
で検出し、これにより第３強誘電性液晶Ｃ３に流入する
電流を制御し、Ｃ３にかかる電圧Ｖｉｊを変化させる。 数５
で検出し、これにより第３強誘電性液晶Ｃ３に流入する
電流を制御し、Ｃ３にかかる電圧Ｖｉｊを変化させる。 数５
【数５】
第３強誘電性液晶セルＣ３はＶｉｊの極性に対応して変
化するのでＣ３のコーン角は、Ｖｉｊ＞０（αｉ ＝α
ｊ ）のとき＋α，Ｖｉｊ＜０（αｉ ≠αｊ ）のと
き−αとなり、排他的論理和を演算させることができる
。
化するのでＣ３のコーン角は、Ｖｉｊ＞０（αｉ ＝α
ｊ ）のとき＋α，Ｖｉｊ＜０（αｉ ≠αｊ ）のと
き−αとなり、排他的論理和を演算させることができる
。
【００１２】図３は、本発明による光演算装置の第２実
施例を示す図、図４は、この図３に示す第２実施例を説
明するための図である。
施例を示す図、図４は、この図３に示す第２実施例を説
明するための図である。
【００１３】図３において、半導体レーザ等の光源Ｌか
らの光を、偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射させ、Ｐ
偏光とＳ偏光とに２分割する。このうちの一方の光束を
、この偏光面を基準として±αのコーン角を有する第１
及び第２強誘電性液晶セルＣ１，Ｃ２と、前記偏光面と
垂直な偏光方向を有する第２偏光板Ｐ２とに順次入射さ
せるようにする。また、他方の光束を、ＶＲ がプラス
・マイナスに振れるようにするためのバイアス調整用第
１偏光板Ｐ１に入射させる。そして、両光路を透過した
光の強度の差を、第１光電素子Ｄ１によって検出し、こ
の素子Ｄ１の出力電圧によって第３強誘電性液晶セルＣ
３に流入する電流を制御し、このセルＣ３にかかる電圧
ＶＦＬＣ を変化させる。
らの光を、偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射させ、Ｐ
偏光とＳ偏光とに２分割する。このうちの一方の光束を
、この偏光面を基準として±αのコーン角を有する第１
及び第２強誘電性液晶セルＣ１，Ｃ２と、前記偏光面と
垂直な偏光方向を有する第２偏光板Ｐ２とに順次入射さ
せるようにする。また、他方の光束を、ＶＲ がプラス
・マイナスに振れるようにするためのバイアス調整用第
１偏光板Ｐ１に入射させる。そして、両光路を透過した
光の強度の差を、第１光電素子Ｄ１によって検出し、こ
の素子Ｄ１の出力電圧によって第３強誘電性液晶セルＣ
３に流入する電流を制御し、このセルＣ３にかかる電圧
ＶＦＬＣ を変化させる。
【００１４】以下、図４を参照し、第２実施例の動作を
説明する。
説明する。
【００１５】図３に示す偏光ビームスプリッタＰＢＳに
よって２分割された一方の光束の偏光方向を基準方向と
して、コーン角がそれぞれαｉ ，αｊ である第１及
び第２強誘電性液晶セルＣ１，Ｃ２と基準方向と垂直な
偏光面を有する第２偏光板Ｐ２とを順次配置する。
よって２分割された一方の光束の偏光方向を基準方向と
して、コーン角がそれぞれαｉ ，αｊ である第１及
び第２強誘電性液晶セルＣ１，Ｃ２と基準方向と垂直な
偏光面を有する第２偏光板Ｐ２とを順次配置する。
【００１６】このときこの光学系を通る光の透過率外３
【外３】
とすると、αｉ ，αｊ は±αの２値をとり、数６
【
数６】 が成り立っている。よって入射光の強度をＩとすると出
力光の強度Ｉ０ は、数７
数６】 が成り立っている。よって入射光の強度をＩとすると出
力光の強度Ｉ０ は、数７
【数７】
となる。ここで外４
【外４】
であるならば図３におけるＩ１ ，Ｉ２ を数８
【数８
】 Ｉ２ ＝Ｉ０ とし、外５
】 Ｉ２ ＝Ｉ０ とし、外５
【外５】
であるならばＩ１ ＝Ｉ０ 数９
【数９】
となるように外６
【外６】
の光を外部から当てることにより、数１０
【数１０】
よって、第１の方法と同様に排他的論理和を演算させる
ことができる。
ことができる。
【００１７】図５は、第１の実施例による演算結果を示
す図、図６は、第２の実施例による演算結果を示す図で
ある。各々の図において、波形１及び２は、それぞれ、
第１及び第２強誘電性液晶セルＣ１，Ｃ２に印加する電
圧であり、波形３は第３強誘電性液晶セルＣ３に印加さ
れる電圧である。
す図、図６は、第２の実施例による演算結果を示す図で
ある。各々の図において、波形１及び２は、それぞれ、
第１及び第２強誘電性液晶セルＣ１，Ｃ２に印加する電
圧であり、波形３は第３強誘電性液晶セルＣ３に印加さ
れる電圧である。
【００１８】この図５，６より、第１実施例、第２実施
例のいづれによっても、排他的論理和が演算されること
がわかる。なお光電素子としては、光ダイオード又は光
コンダクタを用いるので好適である。また、演算のため
に用いる光は、単色光が望ましく、その波長は光電素子
の特性を考慮しある程度自由に選択することができる。
例のいづれによっても、排他的論理和が演算されること
がわかる。なお光電素子としては、光ダイオード又は光
コンダクタを用いるので好適である。また、演算のため
に用いる光は、単色光が望ましく、その波長は光電素子
の特性を考慮しある程度自由に選択することができる。
【００１９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、排他的
論理和を光のみによって演算することが可能であるとと
もに、光の強度を制御するための液晶として強誘電性液
晶セルを用い、高速度の応答特性（１０〜１００ μｓ
）を得ることができる。更に、光電素子を出力用強誘電
体液晶セルのガラス基板上に作成することができ、また
、中間表示することもできる。演算のために用いる光は
、単色光が望ましいが、それ以外でも可能で、波長に関
しては検出用デバイスの特性のみに依存するので波長の
選択が楽である。なお、出力用液晶セルとしても、強誘
電性のものを用いているため、双安定性を利用したメモ
リ特性を得ることができる。
論理和を光のみによって演算することが可能であるとと
もに、光の強度を制御するための液晶として強誘電性液
晶セルを用い、高速度の応答特性（１０〜１００ μｓ
）を得ることができる。更に、光電素子を出力用強誘電
体液晶セルのガラス基板上に作成することができ、また
、中間表示することもできる。演算のために用いる光は
、単色光が望ましいが、それ以外でも可能で、波長に関
しては検出用デバイスの特性のみに依存するので波長の
選択が楽である。なお、出力用液晶セルとしても、強誘
電性のものを用いているため、双安定性を利用したメモ
リ特性を得ることができる。
【図１】本発明による光演算装置の第１の実施例を示す
図である。
図である。
【図２】図１に示す第１の実施例の動作を説明するため
の図である。
の図である。
【図３】本発明による光演算装置の第２の実施例を示す
図である。
図である。
【図４】図３に示す第２の実施例の動作を説明するため
の図である。
の図である。
【図５】第１の実施例による演算結果を示す図である。
【図６】第２の実施例による演算結果を示す図である。
ＨＭ ハーフミラー
ＰＢＳ 偏光ビームスプリッタ
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ 強誘電性液晶セルＤ１，Ｄ２
光電素子 Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 偏光板 Ｌ 光源
光電素子 Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 偏光板 Ｌ 光源
Claims (2)
- 【請求項１】 光源と、この光源からの光を偏光面の
直交する第１及び第２の光に分離するための光偏光分離
手段と、前記偏光面の直交する２つの光の光路に順次に
配置され、第１入力電圧が印加される第１強誘電性液晶
セル、偏光板、第２入力電圧が印加される第２強誘電性
液晶セル及び偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビーム
スプリッタを透過する前記第１及び第２の光の強度をそ
れぞれ検出するための第１光電変換手段と、前記偏光ビ
ームスプリッタで反射される前記第１及び第２の光の強
度をそれぞれ検出するための第１光電変換手段と、これ
ら第１、第２光電変換手段の出力に基づいて駆動される
第３強誘電性液晶セルとを具える光演算装置であって、
前記偏光板の偏光方向を基準方向とした場合、前記第１
及び第２強誘電性液晶セルのコーン角が±αであるよう
に構成した光演算装置。 - 【請求項２】 光源と、この光源からの光をＰ偏光と
Ｓ偏光とに分割する偏光ビームスプリッタと、前記２つ
の偏光の一方の光路に順次に配置され、第１入力電圧の
印加される第１強誘電性液晶セル、第２入力電圧の印加
される第２強誘電性液晶セル及び偏光板と、両光路を透
過した２つの光の強度をそれぞれ検出するための光電変
換手段と、この光電変換手段の出力に基づいて駆動され
る第３強誘電性液晶セルとを具える光演算装置であって
、前記偏光板の偏光方向と垂直な方向を基準として、前
記第１、第２強誘電性液晶セルのコーン角が±αである
構成としている光演算装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41110490A JPH0756553B2 (ja) | 1990-12-17 | 1990-12-17 | 光演算装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41110490A JPH0756553B2 (ja) | 1990-12-17 | 1990-12-17 | 光演算装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04216532A true JPH04216532A (ja) | 1992-08-06 |
| JPH0756553B2 JPH0756553B2 (ja) | 1995-06-14 |
Family
ID=18520156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP41110490A Expired - Lifetime JPH0756553B2 (ja) | 1990-12-17 | 1990-12-17 | 光演算装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0756553B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001033842A (ja) * | 1999-07-15 | 2001-02-09 | Science Univ Of Tokyo | 液晶光ダイオードを用いた光演算素子の製造方法 |
| JP2009537865A (ja) * | 2006-05-18 | 2009-10-29 | ヤサー エイ． ザグロウル、 | 光に基づいた論理レベル表現を有する光論理素子およびその設計方法 |
-
1990
- 1990-12-17 JP JP41110490A patent/JPH0756553B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001033842A (ja) * | 1999-07-15 | 2001-02-09 | Science Univ Of Tokyo | 液晶光ダイオードを用いた光演算素子の製造方法 |
| JP2009537865A (ja) * | 2006-05-18 | 2009-10-29 | ヤサー エイ． ザグロウル、 | 光に基づいた論理レベル表現を有する光論理素子およびその設計方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0756553B2 (ja) | 1995-06-14 |
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