JPH04328726A - Optical neural network device - Google Patents
Optical neural network deviceInfo
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- JPH04328726A JPH04328726A JP3099061A JP9906191A JPH04328726A JP H04328726 A JPH04328726 A JP H04328726A JP 3099061 A JP3099061 A JP 3099061A JP 9906191 A JP9906191 A JP 9906191A JP H04328726 A JPH04328726 A JP H04328726A
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、画像認識、文字認識等
に応用されるニューラルネットのハードウェアを構成す
る光ニューラルネットデバイスに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical neural network device that constitutes the hardware of a neural network applied to image recognition, character recognition, and the like.
【0002】0002
【従来の技術】従来、ニューラルネットのハードウェア
としては、LSIあるいは光技術を用いているが、この
うち、光技術は、光の空間並列性を利用して大規模な数
のニューラルネットを実現する可能性がある。この一例
として、発光部と空間変調部と受光部を積層した光ニュ
ーロチップが報告されている(例えば、信学技報(CP
SY)Vol.88 No.107(1988年)PP
.53〜60、特開平2−226127号等)。ここで
、図6は光ニューロチップの従来例を示しており、11
がライン状の発光ダイオードアレイからなる発光層(発
光部)、12がMQW構造のElectro−Abso
rption 効果を利用した空間変調層(空間変調部
)、13がライン状のフォトダイオードアレイからなる
受光層(受光部)である。また、14は発光層11と空
間変調層12との間及び空間変調層12と受光層13と
の間に設けた電気絶縁層であり、15は基板である。次
に、上記光ニューロチップの動作について説明する。発
光部11の発光ダイオードアレイに信号を入力すると、
発光ダイオードアレイは信号に比例した強度で発光する
。空間変調部12ではニューラルネットにおける結合強
度を2次元マトリックスで表現した値に比例した強度変
調を行う。発光部11の発光ダイオードアレイで発光し
た光は空間変調部12で変調された後、受光部13に入
射する。発光部11と受光部13は短冊状の1次元アレ
イとなっており、互いは図のように直交するように配置
されている。その結果、受光部13から得られる信号は
発光(ベクトル)と変調(マトリックス)のベクトルマ
トリックス演算となっている。そして、受光部13で電
気信号に変換された後、電気的にしきい値処理されニュ
ーラルネットの演算が完了する。[Prior Art] Conventionally, LSI or optical technology has been used as hardware for neural networks. Of these, optical technology utilizes the spatial parallelism of light to realize large-scale neural networks. there's a possibility that. As an example of this, an optical neurochip in which a light emitting part, a spatial modulation part, and a light receiving part are stacked has been reported (for example, IEICE Technical Report (CP)
SY) Vol. 88 No. 107 (1988) PP
.. 53-60, JP-A No. 2-226127, etc.). Here, FIG. 6 shows a conventional example of an optical neurochip, and 11
is a light emitting layer (light emitting part) consisting of a line-shaped light emitting diode array, and 12 is an Electro-Abso with an MQW structure.
A spatial modulation layer (spatial modulation section) utilizing the rption effect, and a light receiving layer (light receiving section) 13 made of a linear photodiode array. Further, 14 is an electrical insulating layer provided between the light emitting layer 11 and the spatial modulation layer 12 and between the spatial modulation layer 12 and the light receiving layer 13, and 15 is a substrate. Next, the operation of the optical neurochip will be explained. When a signal is input to the light emitting diode array of the light emitting unit 11,
A light emitting diode array emits light with an intensity proportional to the signal. The spatial modulation unit 12 performs intensity modulation proportional to the value expressed by a two-dimensional matrix of the connection strength in the neural network. The light emitted by the light emitting diode array of the light emitting section 11 is modulated by the spatial modulation section 12 and then enters the light receiving section 13 . The light emitting section 11 and the light receiving section 13 form a one-dimensional strip-shaped array, and are arranged so as to be orthogonal to each other as shown in the figure. As a result, the signal obtained from the light receiving section 13 is a vector matrix calculation of light emission (vector) and modulation (matrix). After the signal is converted into an electrical signal by the light receiving section 13, it is subjected to electrical threshold processing to complete the calculation of the neural network.
【0003】0003
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の光ニ
ューロチップは高速でかつ集積度の高い(ニューロン数
の多い)ことが特徴であるが、発光部11や空間変調部
12から発する熱や、発光部と空間変調部と受光部の電
気配線のために積層するのが困難になってくる。また、
ニューラルネットのうちでも、階層型のようにカスケー
ドにネットワークが接続していく場合は、チップのよう
にデバイスを積層するのが難しくなってくる。尚、バル
ク素子で光ニューラルネットを構成することも可能だが
、小型化が困難で位置合わせも難しく、しかも、埃など
にも弱いという欠点がある。本発明は上記事情に鑑みて
なされたものであって、各構成素子をある厚みをもった
透明基板上に配置し、光をその透明基板内を進ませるこ
とにより、前述の問題を解消した光ニューラルネットデ
バイスを提供することを目的とする。[Problems to be Solved by the Invention] Conventional optical neurochips are characterized by high speed and high integration (large number of neurons); Lamination becomes difficult due to the electrical wiring of the light emitting section, spatial modulation section, and light receiving section. Also,
Even in neural networks, when networks are connected in a cascade like a hierarchical one, it becomes difficult to stack devices like chips. Although it is possible to construct an optical neural network using bulk elements, it has the drawbacks of being difficult to miniaturize, difficult to align, and susceptible to dust. The present invention has been made in view of the above circumstances, and the present invention solves the above-mentioned problems by arranging each component on a transparent substrate with a certain thickness and allowing light to travel through the transparent substrate. The purpose is to provide neural net devices.
【0004】0004
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、請求項1記載の発明は、1次元もしくは2次元配列さ
れた発光部と、該発光部から発光した光をコリメートす
るレンズ部と、コリメート光を2次元変調する空間変調
部と、この変調した光を受光し発光と空間変調の間でベ
クトルマトリックス演算結果を得る1次元もしくは2次
元の受光部とを備えた光ニューラルネットデバイスにお
いて、1つの透明基板の面上に上記発光部とレンズ部と
空間変調部と受光部とを1組もしくは複数組配置してな
ることを特徴とする。また、請求項2記載の発明は、請
求項1記載の光ニューラルネットデバイスにおいて、発
光部が1つの光源とこの光源からの光を変調する空間変
調部とからなることを特徴とする。また、請求項3記載
の発明は、請求項1記載の光ニューラルネットデバイス
において、受光部にしきい値処理を光学的に行うデバイ
スを用いて処理結果を光情報として取り出すことを特徴
とする。また、請求項4記載の発明は、光ニューラルネ
ットデバイスをカスケードに接続してなる光ニューラル
ネットデバイスにおいて、請求項3記載の第1の光ニュ
ーラルネットデバイスの出力光の部分に、透明基板の両
面に空間変調部と受光部を配置した第2の光ニューラル
ネットデバイスを重ね合わせ、第1の光ニューラルネッ
トデバイスの出力光信号を第2の光ニューラルネットデ
バイスに入射することを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes a light emitting section arranged one-dimensionally or two-dimensionally, a lens section collimating light emitted from the light emitting section, In an optical neural network device that includes a spatial modulation section that two-dimensionally modulates collimated light, and a one-dimensional or two-dimensional light receiving section that receives the modulated light and obtains a vector matrix calculation result between the emission and the spatial modulation, It is characterized in that one or more sets of the light emitting section, lens section, spatial modulation section, and light receiving section are arranged on the surface of one transparent substrate. The invention as set forth in claim 2 is characterized in that, in the optical neural network device as set forth in claim 1, the light emitting section includes one light source and a spatial modulation section that modulates light from the light source. Furthermore, the invention as set forth in claim 3 is characterized in that, in the optical neural network device as set forth in claim 1, a device that optically performs threshold processing is used in the light receiving section, and a processing result is extracted as optical information. Further, the invention according to claim 4 provides an optical neural network device in which optical neural network devices are connected in cascade, in which both sides of a transparent substrate are provided in the output light portion of the first optical neural network device according to claim 3. A second optical neural network device having a spatial modulation section and a light receiving section arranged thereon is superimposed on the optical neural network device, and the output optical signal of the first optical neural network device is input to the second optical neural network device.
【0005】[0005]
【作用】請求項1記載の光ニューラルネットデバイスで
は、1つの透明基板の面上に発光部、レンズ部、空間変
調部、受光部の各構成デバイスが配置されているため、
発光部からの光は透明基板内を進みレンズ部でコリメー
トされ、コリメート光は透明基板内を進み空間変調部に
入射し、空間変調部で変調された後、透明基板内を進み
、受光部で受光される。このように、請求項1記載の光
ニューラルネットデバイスにおいては、透明基板内を光
が進むため、埃等の影響を受けることがない。また、各
構成デバイスの1つの面は空中に接しているので発光部
や空間変調部から発する熱を空中に放熱することができ
、また、各構成デバイスからの電気配線も自由にレイア
ウトできる。[Function] In the optical neural network device according to claim 1, since the constituent devices of the light emitting section, the lens section, the spatial modulation section, and the light receiving section are arranged on the surface of one transparent substrate,
The light from the light emitting section travels through the transparent substrate and is collimated by the lens section.The collimated light travels through the transparent substrate and enters the spatial modulation section.After being modulated by the spatial modulation section, it travels through the transparent substrate and is collimated at the light receiving section. Light is received. In this manner, in the optical neural network device according to the first aspect, since light travels within the transparent substrate, it is not affected by dust or the like. Furthermore, since one surface of each component device is in contact with the air, the heat generated from the light emitting section and the spatial modulation section can be radiated into the air, and the electrical wiring from each component device can be freely laid out.
【0006】請求項2記載の光ニューラルネットデバイ
スでは、発光部が1つの光源とこの光源からの光を変調
する空間変調部とからなり、入力ベクトルを空間変調部
で表現するため、光源を1つにすることができる。また
、請求項3記載の光ニューラルネットデバイスでは、し
きい値処理を光で行うため、結果を光信号として得るこ
とができる。また、請求項4記載の光ニューラルネット
デバイスでは、請求項3記載の光ニューラルネットデバ
イスをカスケードに接続することにより、ニューラルネ
ットのうちでも階層型のニューラルネットを容易に実現
することができる。In the optical neural network device according to the second aspect, the light emitting section includes one light source and a spatial modulating section that modulates the light from this light source, and in order to express the input vector by the spatial modulating section, the light source is can be made into Further, in the optical neural network device according to the third aspect, since the threshold value processing is performed using light, the result can be obtained as an optical signal. Further, in the optical neural network device according to the fourth aspect, by connecting the optical neural network devices according to the third aspect in a cascade, it is possible to easily realize a hierarchical neural network among the neural networks.
【0007】[0007]
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は請求項1記載の発明の一実施例を示
す光ニューラルネットデバイスの概略的斜視構成図であ
る。図1において、21は透明基板あるが、この透明基
板は導波路とは違い、ある屈折率が一定の媒質で通常の
光の伝搬の現象を利用できる厚みや大きさを持ったもの
であり、例えば、ガラスや水晶などである。また22は
半導体レーザーのような1次元または2次元ベクトル発
光部、23と25は平板レンズ、24は液晶のような2
次元マトリックス空間変調部、26は1次元または2次
元ベクトル受光部であり、これら各構成素子は上記透明
基板21の両面に配置されている。ここで、発光部22
から発光した光は、図の矢印で示したように基板内を斜
めに進んでいく。従って、発光部22は基板21の面に
対して斜めに光を入射する必要がある。このため、図1
の構成では、発光部の出射面にグレーティング27を設
け、グレーティング27による回折光が23の平板レン
ズに向かうようにしてある。尚、このグレーティング2
7は、例えば、レジスト薄膜に電子線描画して作成する
。また、平板レンズ23,25は、例えば、レジスト膜
に電子線描画でフレネルゾーンプレートを作成し反射膜
を蒸着したものを使う。また、空間変調部24では、入
力と出力が同じ方向である反射するタイプのものを用い
る。液晶の場合では、基板21に接していない側の面に
Alを使った反射膜を設ければよい。また、各素子のア
レイのピッチは全て同じで、位置関係は正確にアレイご
とに合わせている。Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic perspective view of an optical neural network device according to an embodiment of the invention. In FIG. 1, 21 is a transparent substrate, but unlike a waveguide, this transparent substrate is a medium with a constant refractive index, and has a thickness and size that allows the use of normal light propagation phenomena. For example, glass or crystal. Further, 22 is a one-dimensional or two-dimensional vector light emitting unit such as a semiconductor laser, 23 and 25 are flat plate lenses, and 24 is a two-dimensional vector light emitting unit such as a semiconductor laser.
The dimensional matrix spatial modulation section 26 is a one-dimensional or two-dimensional vector light receiving section, and each of these constituent elements is arranged on both sides of the transparent substrate 21. Here, the light emitting section 22
The light emitted from the substrate travels diagonally within the substrate as shown by the arrow in the figure. Therefore, it is necessary for the light emitting section 22 to input light obliquely to the surface of the substrate 21. For this reason, Figure 1
In this configuration, a grating 27 is provided on the output surface of the light emitting section, and the diffracted light by the grating 27 is directed toward the flat lens 23. Furthermore, this grating 2
7 is created, for example, by electron beam drawing on a resist thin film. Further, the flat lenses 23 and 25 are made by, for example, forming a Fresnel zone plate on a resist film by electron beam lithography and depositing a reflective film thereon. Furthermore, the spatial modulation section 24 uses a reflecting type whose input and output are in the same direction. In the case of liquid crystal, a reflective film using Al may be provided on the surface not in contact with the substrate 21. Furthermore, the pitch of each element array is the same, and the positional relationship is precisely matched for each array.
【0008】次に図1に示す構成の光ニューラルネット
デバイスの動作について説明する。図1において、発光
部22は、入力信号に対して比例した強度で発光する。
そして、発光した光は、グレーティング27に入射し回
折される。この時、非回折光は直進するが、回折光は2
3の平板レンズの向きに回折される。ここで光はコリメ
ートされ且つ反射されて空間変調部24に向かって進む
。そして空間変調部24で反射された光は強度変調され
る。さらに、空間変調部24からの反射光は25の平板
レンズで集光され、受光部26に入射し、光電変換され
て光強度に比例した電気信号が出力される。最後にこの
電気信号を基板外に設けた信号処理回路(図示せず)で
しきい値処理してニューラルネットの出力とする。Next, the operation of the optical neural network device having the configuration shown in FIG. 1 will be explained. In FIG. 1, the light emitting section 22 emits light with an intensity proportional to an input signal. The emitted light then enters the grating 27 and is diffracted. At this time, the undiffracted light travels straight, but the diffracted light travels 2
It is diffracted in the direction of the flat plate lens No. 3. Here, the light is collimated and reflected towards the spatial modulator 24 . The light reflected by the spatial modulation section 24 is then intensity-modulated. Further, the reflected light from the spatial modulation section 24 is focused by a flat lens 25, enters the light receiving section 26, is photoelectrically converted, and an electric signal proportional to the light intensity is output. Finally, this electrical signal is subjected to threshold processing by a signal processing circuit (not shown) provided outside the board and is used as the output of the neural network.
【0009】次に、図2は発光部の入射方法を変えた別
な実施例であり、上記グレーティング27の代わりにプ
リズム28を用いた例である。この場合、発光部22が
接しているプリズム28の面が基板21に対して傾いて
いるため、発光部22からの光を容易に斜め入射させる
ことができる。さて、以上の実施例では基板上に各構成
素子を1組設けた例を示したが、以上の構成の組を一つ
の基板上に数多く作ることもできる。また、平板レンズ
は、焦点距離の短いものが使用可能なら、発光部や受光
部と一体化することも可能であり、その時は光ニューラ
ルネットデバイスを小さくすることができる。Next, FIG. 2 shows another embodiment in which the method of incidence on the light emitting section is changed, and is an example in which a prism 28 is used in place of the grating 27 described above. In this case, since the surface of the prism 28 in contact with the light emitting section 22 is inclined with respect to the substrate 21, the light from the light emitting section 22 can easily be obliquely incident. Now, in the above embodiment, an example was shown in which one set of each component element was provided on the substrate, but many sets of the above configurations may be formed on one substrate. Furthermore, if a flat lens with a short focal length can be used, it is also possible to integrate the light emitting section and the light receiving section, and in that case, the optical neural network device can be made smaller.
【0010】次に、図3は請求項2記載の発明の一実施
例を示す光ニューラルネットデバイスの概略的斜視構成
図であり、このデバイスでは、発光部が1つの光源とこ
の光源からの光を変調する空間変調部とからなることを
特徴としている。尚、図中、前述したものと同様のもの
は同番号で示している。また、図中符号41は一様な強
度分布を持つコリメート光、42は入力光の透過光強度
を変調するベクトル空間変調部であり、この空間変調部
は、例えば液晶などで構成される。図3において、コリ
メート光41は空間変調部42に入射し、空間変調部4
2では、あらかじめ入力ベクトルに比例した量で強度変
調するようになっており、入射した光は強度変調されて
基板方向に出射される。その後は前述した通り、光は基
板21内を進み、空間変調部24で変調、反射され、受
光部26に入射して光電変換される。但し、入射光はあ
らかじめコリメートされているため、平板レンズは使用
していない。尚、コリメートしていない光を入射光とし
て使用するときは、図1、図2で示した実施例のように
平板レンズを使用すればよい。Next, FIG. 3 is a schematic perspective view of an optical neural network device showing an embodiment of the invention as claimed in claim 2. In this device, a light emitting section includes one light source and light emitted from this light source. It is characterized by comprising a spatial modulation section that modulates. In the figure, parts similar to those described above are indicated by the same numbers. Further, in the drawing, reference numeral 41 indicates collimated light having a uniform intensity distribution, and reference numeral 42 indicates a vector spatial modulation section that modulates the transmitted light intensity of input light, and this spatial modulation section is composed of, for example, a liquid crystal. In FIG. 3, the collimated light 41 enters the spatial modulation section 42, and the collimated light 41 enters the spatial modulation section 42.
In No. 2, the intensity is modulated in advance by an amount proportional to the input vector, and the incident light is intensity-modulated and emitted toward the substrate. Thereafter, as described above, the light travels within the substrate 21, is modulated and reflected by the spatial modulation section 24, enters the light receiving section 26, and is photoelectrically converted. However, since the incident light is collimated in advance, no flat lens is used. Note that when uncollimated light is used as incident light, a flat lens may be used as in the embodiments shown in FIGS. 1 and 2.
【0011】次に、請求項3記載の発明について説明す
る。図4は請求項3記載の発明の一実施例を示す光ニュ
ーラルネットデバイスの概略的斜視構成図である。尚、
図中前述したものは同じ番号で示している。また、51
は入力信号に対してしきい値処理を行いその結果を光信
号として出力するデバイスの1次元アレイである。この
デバイスの例としては光双安定素子(微分特性を使う)
が代表的である。以下、図4に示す構成の光ニューラル
ネットデバイスの動作について説明する。図4において
、発光部22は、入力信号に対して比例した強度で発光
する。そして、発光した光は、グレーティング27に入
射し回折される。この時、非回折光は直進するが、回折
光は23の平板レンズの向きに回折される。ここで光は
コリメートされ且つ反射されて空間変調部24に向かっ
て進む。そして空間変調部24で反射された光は強度変
調される。さらに、空間変調部24からの反射光は25
の平板レンズで集光され、51のしきい値デバイスに入
射する。すると、ここで入射した光の強度に応じて非線
形な変化をする。つまり、ある光強度を境にして急に出
力光強度が大きくなる。こうしてニューラルネットの演
算が光の強度信号として得られる。このように、請求項
3記載の光ニューラルネットデバイスは、受光部51に
しきい値処理を光学的に行うデバイスを用いて処理結果
を光情報として取り出すことを特徴としている。Next, the invention according to claim 3 will be explained. FIG. 4 is a schematic perspective view of an optical neural network device according to an embodiment of the invention. still,
In the figure, the above-mentioned components are indicated by the same numbers. Also, 51
is a one-dimensional array of devices that perform threshold processing on input signals and output the results as optical signals. An example of this device is an optical bistable element (using differential properties).
is typical. The operation of the optical neural network device having the configuration shown in FIG. 4 will be described below. In FIG. 4, the light emitting section 22 emits light with an intensity proportional to the input signal. The emitted light then enters the grating 27 and is diffracted. At this time, the undiffracted light travels straight, but the diffracted light is diffracted in the direction of the flat lens 23. Here, the light is collimated and reflected towards the spatial modulator 24 . The light reflected by the spatial modulation section 24 is then intensity-modulated. Furthermore, the reflected light from the spatial modulation section 24 is 25
The light is condensed by a flat plate lens, and enters a threshold device 51. Then, it changes nonlinearly depending on the intensity of the incident light. In other words, the output light intensity suddenly increases after reaching a certain light intensity. In this way, the calculations of the neural network are obtained as a light intensity signal. As described above, the optical neural network device according to the third aspect is characterized in that a device that optically performs threshold processing is used in the light receiving section 51, and the processing result is extracted as optical information.
【0012】次に、請求項4記載の発明について説明す
る。図5は請求項4記載の発明の一実施例を示す光ニュ
ーラルネットデバイスの概略的斜視構成図である。尚、
図中前述したものは同じ番号で示している。また、61
は請求項3記載の光ニューラルネットデバイス、62は
請求項3記載の光ニューラルネットデバイスにおいて発
光部を除去したもの、63は請求項1のデバイスにおい
て発光部を除去したものである。また、61と62の光
ニューラルネットデバイスは、61の受光部51の位置
と62の発光部の位置を基準にして接しており、62と
63の光ニューラルネットデバイスは、62の受光部の
位置と63の発光部の位置を基準にして接している。従
って、61の光ニューラルネットデバイスの発光部22
で発光した光は、61,62,63の各デバイス中を伝
搬していく。Next, the invention according to claim 4 will be explained. FIG. 5 is a schematic perspective view of an optical neural network device according to an embodiment of the invention. still,
In the figure, the above-mentioned components are indicated by the same numbers. Also, 61
62 is the optical neural network device according to claim 3, with the light emitting portion removed. Reference numeral 63 is the optical neural network device according to claim 1, with the light emitting portion removed. Further, the optical neural net devices 61 and 62 are in contact with each other based on the position of the light receiving section 51 of 61 and the position of the light emitting section of 62, and the optical neural network devices 62 and 63 are in contact with each other based on the position of the light receiving section 51 of 62. and 63 are in contact with each other based on the position of the light emitting section. Therefore, the light emitting unit 22 of the 61 optical neural network device
The emitted light propagates through each device 61, 62, and 63.
【0013】以下、図5に示す光ニューラルネットデバ
イスの動作について説明する。61のデバイスの発光部
22から入力信号に対して比例した強度で発光した光は
、グレーティング27に入射し回折される。回折光は基
板内を進み、23の反射型レンズでコリメートされ、2
4の空間変調部に向かって進む。ここで、光は強度変調
されて反射していく。すると、反射光は25の反射型レ
ンズで集光され、51のしきい値処理デバイスに入射し
、しきい値処理を受け、62の光ニューラルネットデバ
イスに入射される。そして、62の光ニューラルネット
デバイスに入射された光はその基板内を進み23の反射
型レンズで反射されてコリメート光となり、24の空間
変調部に入射する。光はここで変調され、再び反射し、
25の反射型レンズで集光光となり、51のしきい値処
理デバイスでしきい値処理を受けて63の光ニューラル
ネットデバイスに入射される。そして、63の光ニュー
ラルネットデバイスに入射された光はその基板内を進み
23の反射型レンズで反射されてコリメート光となり、
24の空間変調部に入射する。そして、光は空間変調部
でさらに変調され、反射し、25の反射型レンズで集光
光となり、26の受光部に入射する。ここで光の強度信
号は電気信号に変換され、電気的にしきい値処理されて
ニューラルネットの演算が完了する。尚、最終結果に光
信号を得たいのであれば、最終段のデバイス63に受光
素子ではなくしきい値処理デバイスを用いればよい。そ
のときは、63は、62と同じデバイスを用いればよい
。The operation of the optical neural network device shown in FIG. 5 will be explained below. Light emitted from the light emitting section 22 of the device 61 with an intensity proportional to the input signal enters the grating 27 and is diffracted. The diffracted light travels inside the substrate, is collimated by 23 reflective lenses, and is collimated by 23 reflective lenses.
Proceed toward the spatial modulation section No. 4. Here, the light is intensity-modulated and reflected. Then, the reflected light is collected by 25 reflective lenses, enters a threshold processing device 51, undergoes threshold processing, and enters an optical neural network device 62. The light incident on the optical neural network device 62 travels through the substrate, is reflected by the reflective lens 23, becomes collimated light, and enters the spatial modulation section 24. Here the light is modulated and reflected again,
The light is condensed by a reflective lens 25, subjected to threshold processing by a threshold processing device 51, and then input to an optical neural network device 63. The light incident on the optical neural network device 63 travels through the substrate, is reflected by the reflective lens 23, and becomes collimated light.
24 into the spatial modulation section. Then, the light is further modulated and reflected by the spatial modulation section, becomes condensed light by the reflective lens 25, and enters the light receiving section 26. Here, the light intensity signal is converted into an electrical signal and electrically thresholded to complete the neural network calculation. Note that if it is desired to obtain an optical signal as the final result, a threshold processing device may be used instead of a light receiving element as the final stage device 63. In that case, the same device as 62 may be used for 63.
【0014】[0014]
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の光
ニューラルネットデバイスでは、1つの透明基板の面上
に発光部、レンズ部、空間変調部、受光部の各構成デバ
イスが配置されており、発光部からの光は透明基板内を
進み、レンズ部でコリメートされ、コリメート光は透明
基板内を進み空間変調部に入射し、空間変調部で変調さ
れた後、透明基板内を進み、受光部で受光されというよ
うに、透明基板内を光が進むため、埃等の影響を受ける
ことが全くなく、常に再現性のよい結果が得られる。ま
た、各構成デバイスの1つの面は空中に接しているので
、発光部や空間変調部から発する熱を空中に放熱するこ
とができ、また、各構成デバイスからの電気配線も自由
にレイアウトすることができる。また、請求項2記載の
光ニューラルネットデバイスでは、発光部が1つの光源
とこの光源からの光を変調する空間変調部とからなり、
入力ベクトルを空間変調部で表現するため、光源を1つ
にすることができる。このため、アレイ光源を使用した
ときに起きる特性のバラツキを考慮する必要がない。ま
た、請求項3記載の光ニューラルネットデバイスでは、
しきい値処理を光で行うため、結果を光信号として得る
ことができる。その結果、カスケード性を出すことがで
きる。また、請求項4記載の光ニューラルネットデバイ
スでは、請求項3記載の光ニューラルネットデバイスを
カスケードに接続することにより、ニューラルネットの
うちでも階層型のニューラルネットを容易に実現するこ
とができる。As described above, in the optical neural network device according to claim 1, the constituent devices of the light emitting section, the lens section, the spatial modulation section, and the light receiving section are arranged on the surface of one transparent substrate. The light from the light emitting section travels through the transparent substrate, is collimated by the lens section, the collimated light travels through the transparent substrate, enters the spatial modulation section, is modulated by the spatial modulation section, and then travels through the transparent substrate. Since the light travels through the transparent substrate as it is received by the light receiving section, it is completely unaffected by dust and the like, and results with good reproducibility can always be obtained. In addition, since one surface of each component device is in contact with the air, the heat generated from the light emitting section and spatial modulation section can be radiated into the air, and the electrical wiring from each component device can be freely laid out. Can be done. Further, in the optical neural network device according to claim 2, the light emitting section includes one light source and a spatial modulation section that modulates the light from this light source,
Since the input vector is expressed by the spatial modulator, only one light source can be used. Therefore, there is no need to consider variations in characteristics that occur when using an array light source. Further, in the optical neural network device according to claim 3,
Since threshold processing is performed using light, the results can be obtained as optical signals. As a result, cascading properties can be achieved. Further, in the optical neural network device according to the fourth aspect, by connecting the optical neural network devices according to the third aspect in a cascade, it is possible to easily realize a hierarchical neural network among the neural networks.
【図1】請求項1記載の発明の一実施例を示す光ニュー
ラルネットデバイスの概略的斜視構成図である。FIG. 1 is a schematic perspective view of an optical neural network device according to an embodiment of the invention.
【図2】請求項1記載の発明の別の実施例を示す光ニュ
ーラルネットデバイスの概略的斜視構成図である。FIG. 2 is a schematic perspective view of an optical neural network device according to another embodiment of the invention.
【図3】請求項2記載の発明の一実施例を示す光ニュー
ラルネットデバイスの概略的斜視構成図である。FIG. 3 is a schematic perspective view of an optical neural network device according to an embodiment of the invention;
【図4】請求項3記載の発明の一実施例を示す光ニュー
ラルネットデバイスの概略的斜視構成図である。FIG. 4 is a schematic perspective view of an optical neural network device according to an embodiment of the invention;
【図5】請求項4記載の発明の一実施例を示す光ニュー
ラルネットデバイスの概略的斜視構成図である。FIG. 5 is a schematic perspective view of an optical neural network device according to an embodiment of the invention.
【図6】従来技術による光ニューラルネットデバイスの
一例を示す概略的斜視構成図である。FIG. 6 is a schematic perspective configuration diagram showing an example of an optical neural network device according to the prior art.
21 透明基板 22 発光部 23,25 レンズ部 24 空間変調部 26 受光部 21 Transparent substrate 22 Light-emitting part 23, 25 Lens section 24 Spatial modulation section 26 Light receiving part
Claims (4)
、該発光部から発光した光をコリメートするレンズ部と
、コリメート光を2次元変調する空間変調部と、この変
調した光を受光し発光と空間変調の間でベクトルマトリ
ックス演算結果を得る1次元もしくは2次元の受光部と
を備えた光ニューラルネットデバイスにおいて、1つの
透明基板の面上に上記発光部とレンズ部と空間変調部と
受光部とを1組もしくは複数組配置してなることを特徴
とする光ニューラルネットデバイス。Claim 1: A light emitting unit arranged in one or two dimensions, a lens unit that collimates the light emitted from the light emitting unit, a spatial modulation unit that two-dimensionally modulates the collimated light, and a light receiving unit that receives the modulated light. In an optical neural network device equipped with a one-dimensional or two-dimensional light receiving section that obtains vector matrix calculation results between light emission and spatial modulation, the light emitting section, lens section, and spatial modulation section are arranged on the surface of one transparent substrate. An optical neural network device characterized in that one or more sets of light receiving sections are arranged.
スにおいて、発光部が1つの光源とこの光源からの光を
変調する空間変調部とからなることを特徴とする光ニュ
ーラルネットデバイス。2. The optical neural network device according to claim 1, wherein the light emitting section comprises one light source and a spatial modulation section that modulates light from the light source.
スにおいて、受光部にしきい値処理を光学的に行うデバ
イスを用いて処理結果を光情報として取り出すことを特
徴とする光ニューラルネットデバイス。3. The optical neural network device according to claim 1, wherein a device for optically performing threshold processing is used in the light receiving section, and the processing result is extracted as optical information.
に接続してなる光ニューラルネットデバイスにおいて、
請求項3記載の第1の光ニューラルネットデバイスの出
力光の部分に、透明基板の両面に空間変調部と受光部を
配置した第2の光ニューラルネットデバイスを重ね合わ
せ、第1の光ニューラルネットデバイスの出力光信号を
第2の光ニューラルネットデバイスに入射することを特
徴とする光ニューラルネットデバイス。Claim 4: An optical neural network device formed by connecting optical neural network devices in a cascade,
A second optical neural network device having a spatial modulation section and a light receiving section arranged on both sides of a transparent substrate is superimposed on the output light portion of the first optical neural network device according to claim 3, and a first optical neural network device is formed. An optical neural network device, characterized in that an output optical signal of the device is input to a second optical neural network device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3099061A JPH04328726A (en) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | Optical neural network device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3099061A JPH04328726A (en) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | Optical neural network device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04328726A true JPH04328726A (en) | 1992-11-17 |
Family
ID=14237217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3099061A Pending JPH04328726A (en) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | Optical neural network device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04328726A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015534679A (en) * | 2012-07-04 | 2015-12-03 | オプタリシス リミテッド | Reconfigurable light processing system |
| WO2022264261A1 (en) * | 2021-06-15 | 2022-12-22 | 株式会社フジクラ | Optical computation device and optical computation method |
-
1991
- 1991-04-30 JP JP3099061A patent/JPH04328726A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015534679A (en) * | 2012-07-04 | 2015-12-03 | オプタリシス リミテッド | Reconfigurable light processing system |
| WO2022264261A1 (en) * | 2021-06-15 | 2022-12-22 | 株式会社フジクラ | Optical computation device and optical computation method |
| JP7277667B1 (en) * | 2021-06-15 | 2023-05-19 | 株式会社フジクラ | Optical computing device and optical computing method |
| JP2023118130A (en) * | 2021-06-15 | 2023-08-24 | 株式会社フジクラ | Optical computing device |
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