JPS63307436A - 光学的連想記憶装置 - Google Patents
光学的連想記憶装置Info
- Publication number
- JPS63307436A JPS63307436A JP14434287A JP14434287A JPS63307436A JP S63307436 A JPS63307436 A JP S63307436A JP 14434287 A JP14434287 A JP 14434287A JP 14434287 A JP14434287 A JP 14434287A JP S63307436 A JPS63307436 A JP S63307436A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light modulation
- spatial light
- modulation tube
- output
- optical
- 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
Links
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
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は光学的連想記憶装置に関するものである。
一般に、電子計算機等で使用されている通常のメモリで
は、アドレスを指定してそこに記憶されている情報にア
クセスする方式が採用されているが、このような記憶装
置では、アドレスの内容が壊されてしまった場合、記憶
データの内容は全く分からなくなってしまうという問題
がある。これに対し、外部から加える参照入力と同じか
、または一定の条件に合致した情報を見つけ出して関連
する残りの部分を取り出すようにした連想記憶装置が開
発されている。
は、アドレスを指定してそこに記憶されている情報にア
クセスする方式が採用されているが、このような記憶装
置では、アドレスの内容が壊されてしまった場合、記憶
データの内容は全く分からなくなってしまうという問題
がある。これに対し、外部から加える参照入力と同じか
、または一定の条件に合致した情報を見つけ出して関連
する残りの部分を取り出すようにした連想記憶装置が開
発されている。
このような連想記憶装置の多くは計算機の記憶’J置と
して開発されたものであって、電気的デジタル信憂を対
象とするもので、集積回路を用いた電子回路技術を利用
することにより構成されている。そして、特にパターン
情報に対しては、スキャニングの操作を必要とし、大規
模な並列処理が必要となり、その結果処理時間が非常に
長くなり、連続的に出力を得ることは殆ど不可能である
と共に、回路構成も大量の演算回路を並べることになる
ので、それらの相互配線が非常に困難となってしまう。
して開発されたものであって、電気的デジタル信憂を対
象とするもので、集積回路を用いた電子回路技術を利用
することにより構成されている。そして、特にパターン
情報に対しては、スキャニングの操作を必要とし、大規
模な並列処理が必要となり、その結果処理時間が非常に
長くなり、連続的に出力を得ることは殆ど不可能である
と共に、回路構成も大量の演算回路を並べることになる
ので、それらの相互配線が非常に困難となってしまう。
本発明は上記問題点を解決するためのもので、光学的演
算によるデータ処理を行うことにより回路構成を簡単化
すると共に、処理時間を短縮し、連続的に出力を得るこ
とのできる光−電子回路ハイブリッド光学的連想記憶装
置を提供することを目的とする。
算によるデータ処理を行うことにより回路構成を簡単化
すると共に、処理時間を短縮し、連続的に出力を得るこ
とのできる光−電子回路ハイブリッド光学的連想記憶装
置を提供することを目的とする。
そのために本発明の光学、的連想記憶装置は、入力、或
いはフィードバック信号を提示する光学装置と、光学装
置からの出力を第1の空間光変調管の光電面に拡大結像
させる拡大結像光学系と、光学装置からの出力を第1の
空間光変調管の充電面に多重結像させる多重結像光学系
と、拡大結像光学系と多重結像光学系からの入力のAN
D演真を実行し出力するか、またはどちらか一方を書き
込み出力する第1の空間光変調管と、第1の空間光変調
管の出力を第2の空間光変調管の光電面に結像させる結
像系と、第2の空間光変調管の出力を読み出して受光装
置に逆多重結像させる逆多重結像光学系と、受光装置か
らの出力に閾値処理を行い、またフィードバック信号、
入力信号等の処理を行うCPUとからなることを特徴と
する。
いはフィードバック信号を提示する光学装置と、光学装
置からの出力を第1の空間光変調管の光電面に拡大結像
させる拡大結像光学系と、光学装置からの出力を第1の
空間光変調管の充電面に多重結像させる多重結像光学系
と、拡大結像光学系と多重結像光学系からの入力のAN
D演真を実行し出力するか、またはどちらか一方を書き
込み出力する第1の空間光変調管と、第1の空間光変調
管の出力を第2の空間光変調管の光電面に結像させる結
像系と、第2の空間光変調管の出力を読み出して受光装
置に逆多重結像させる逆多重結像光学系と、受光装置か
らの出力に閾値処理を行い、またフィードバック信号、
入力信号等の処理を行うCPUとからなることを特徴と
する。
本発明の光学的連想記憶装置は、CPUからの入力また
はフィードバック信号を光学像に変換して第1の空間光
変調管の光電面に多重結像、拡大結像させることにより
、これらを光学的にAND演算し、或いは多重結像また
は拡大結像のどちらか一方を書き込み、第1の空間光変
調管からの出力を第2の空間光変調管に記憶させ、第2
の空間光変調管の逆多重結像を電気信号に変換してcp
Uに読み込むことにより、光学系と電子回路との組み合
わせにより連想記憶装置を実現することが可能となる。
はフィードバック信号を光学像に変換して第1の空間光
変調管の光電面に多重結像、拡大結像させることにより
、これらを光学的にAND演算し、或いは多重結像また
は拡大結像のどちらか一方を書き込み、第1の空間光変
調管からの出力を第2の空間光変調管に記憶させ、第2
の空間光変調管の逆多重結像を電気信号に変換してcp
Uに読み込むことにより、光学系と電子回路との組み合
わせにより連想記憶装置を実現することが可能となる。
以下、実施例を図面に基づき説明する。
まず、本発明による光学的連想記憶装置の原理を説明す
る。
る。
連想記憶を実現する方法として、本発明では自己相関行
列を用いており、記憶したい内容の自己相関により記憶
行列を形成する。
列を用いており、記憶したい内容の自己相関により記憶
行列を形成する。
記銘時の演算処理は式で表すと次のようになる。
M−Σχ・r ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・(1)ここでχは記憶したい内容を表
す入力ベクトル、rはχの転置ベクトル、Mは記憶行列
である。即ち、記憶したい内容の自己相関をとり、これ
を何回も加え合わせて形成する。
・・・・・・・・(1)ここでχは記憶したい内容を表
す入力ベクトル、rはχの転置ベクトル、Mは記憶行列
である。即ち、記憶したい内容の自己相関をとり、これ
を何回も加え合わせて形成する。
想起の時には、この記憶行列との演算により、一部分か
ら全体を想起することができる。想起時の演算処理は式
で表わすと次のようになる。
ら全体を想起することができる。想起時の演算処理は式
で表わすと次のようになる。
V濁φ(M・χ) ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・(2)ここでVは出力ベクトル、χは入力
データ、φは闇値操作を表す0M・χの操作により、χ
が一部欠けたりして不完全なデータであったとしても、
(1)式の演算処理により記憶行列Mができていれば、
想起データVとしては欠けた部分が補われた元のデータ
χに近いデータが得られる。なお、φの闇値操作により
所定レベル以上のデータを検出するようにしてノイズ部
分をカットしている。
・・・・・・(2)ここでVは出力ベクトル、χは入力
データ、φは闇値操作を表す0M・χの操作により、χ
が一部欠けたりして不完全なデータであったとしても、
(1)式の演算処理により記憶行列Mができていれば、
想起データVとしては欠けた部分が補われた元のデータ
χに近いデータが得られる。なお、φの闇値操作により
所定レベル以上のデータを検出するようにしてノイズ部
分をカットしている。
次に、上記(1)式における記憶行列による想起では分
離が不十分である場合の方法として、より分離度の上が
る記憶行列を形成する逐次計算法を説明する。
離が不十分である場合の方法として、より分離度の上が
る記憶行列を形成する逐次計算法を説明する。
M、、、−Mll+a (r−φ(Mll ・x>
l x・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3)こ
こで、αは学習ゲインである。fi+1回目の記憶行列
MR,は、n回目のM、によって想起した結果であるφ
(M、 ・χ)とχの差により示される想起時の誤差
成分と、rとの相関に学習ゲインαを掛けたものによっ
てM、lを修正することで得られる。なお、学習ゲイン
αは、Mfiが収束するような1直を選ぶ。
l x・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3)こ
こで、αは学習ゲインである。fi+1回目の記憶行列
MR,は、n回目のM、によって想起した結果であるφ
(M、 ・χ)とχの差により示される想起時の誤差
成分と、rとの相関に学習ゲインαを掛けたものによっ
てM、lを修正することで得られる。なお、学習ゲイン
αは、Mfiが収束するような1直を選ぶ。
こうして、(3)式の演算処理をM7が収束するまで行
うと、分離度の向上した相関行列Mが求められ、記憶し
たい内容の自己相関により記憶行列を形成し、連想の時
には、この記憶行列との相関をとると、一部分から全体
を想起することができる。
うと、分離度の向上した相関行列Mが求められ、記憶し
たい内容の自己相関により記憶行列を形成し、連想の時
には、この記憶行列との相関をとると、一部分から全体
を想起することができる。
第6図は本発明による光学的連想記憶装置の基本的な構
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
の図で、1は入力像、2はレンズ、3は光電陰極、4は
マイクロチャンネルプレート、5はメツシュ電極、6は
結晶、61は電荷蓄積面、7はハーフミラ−18は単色
光、9は検光子、lOは出力像である。
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
の図で、1は入力像、2はレンズ、3は光電陰極、4は
マイクロチャンネルプレート、5はメツシュ電極、6は
結晶、61は電荷蓄積面、7はハーフミラ−18は単色
光、9は検光子、lOは出力像である。
図において、空間光変調管の光電陰極3にレンズ2を介
して入射した入力像1は光電子像に変換される。この光
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の電荷蓄積面61に電荷パターンを形成する。
して入射した入力像1は光電子像に変換される。この光
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の電荷蓄積面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。
、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、直線偏向の単色光8を結晶6に照射すると、電
荷蓄積面61からの反射光は、結晶6の複屈折性により
偏向状態が変化しているので、検光子9を通過させれば
入力像1の光強度に対応した光強度をもつ出力像10が
得られる。
荷蓄積面61からの反射光は、結晶6の複屈折性により
偏向状態が変化しているので、検光子9を通過させれば
入力像1の光強度に対応した光強度をもつ出力像10が
得られる。
次にこのような空間光変調管について、本発明と関連す
る主要な機能を説明する。
る主要な機能を説明する。
(イ)記憶機能
空間光変調管は、電気光学結晶の表面の電荷分布を長い
時間保持する記憶機能を持っている。結晶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。
時間保持する記憶機能を持っている。結晶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。
(ロ)減算機能
空間光変調管は電気光学結晶の表面に正または負の電荷
分布を選択的に形成することができる。
分布を選択的に形成することができる。
第7図は電気光学結晶の2次電子放出特性を示すグラフ
である。
である。
第7図に示すように電荷蓄積面61へ入射する1次電子
エネルギーEが第1クロスオーバ一点E1よりも小さい
か、または第2クロスオーバ一点E2より大きい場合に
は、1次電子数が結晶表面で放出される2次電子数より
も大きいので(δ〈l)、結晶表面は負に帯電する。1
次電子のエネルギーがElとE2の間では、2次電子数
が1次電子数よりも多くなるので(δ〉1)、結晶表面
は正に帯電する。
エネルギーEが第1クロスオーバ一点E1よりも小さい
か、または第2クロスオーバ一点E2より大きい場合に
は、1次電子数が結晶表面で放出される2次電子数より
も大きいので(δ〈l)、結晶表面は負に帯電する。1
次電子のエネルギーがElとE2の間では、2次電子数
が1次電子数よりも多くなるので(δ〉1)、結晶表面
は正に帯電する。
この帯電電位の正・負による書き込みは、第6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。こ
こで最初に負の電圧を書込み、次に正に帯電させるか、
或いは最初に正に帯電させ、次に負の電荷を書込むかの
2つの方法により減算機能を持たすことができる。減算
の量は次の3つの方法により制御できる。
Vcとvbの電圧を制御することにより実行される。こ
こで最初に負の電圧を書込み、次に正に帯電させるか、
或いは最初に正に帯電させ、次に負の電荷を書込むかの
2つの方法により減算機能を持たすことができる。減算
の量は次の3つの方法により制御できる。
即ち、減算時の入射光強度を変化させる方法、マイクロ
チャンネルプレート4に加える電圧の持続時間を変化さ
せる方法、及びマイクロチャンネルプレート4に加える
電圧を変化させる方法である。
チャンネルプレート4に加える電圧の持続時間を変化さ
せる方法、及びマイクロチャンネルプレート4に加える
電圧を変化させる方法である。
(ハ)実時間閾値動作機能
空間光変調管は、第6図に示すVc及びvbの設定条件
により、実時間闇値動作を実行させることができる。実
際には、メツシュ電圧Vcを08IKV程度と低くして
おき、vbをO,IKV以上に下げると、結晶表面は負
電位となり、電子が到達しなくなる。しかし、vbをゆ
っくりとランプ状に下げていくと、入射光強度に対応し
た電子が結晶表面に到達し、結晶表面の電位が下がり、
到達する電子の量、すなわち、入射光強度により結晶表
面が負電位になり書き込まれない部分と、負電位となら
ずに書き込みが行われる部分とができ、その結果、入射
光強度により闇値操作が実行されたことになる。
により、実時間闇値動作を実行させることができる。実
際には、メツシュ電圧Vcを08IKV程度と低くして
おき、vbをO,IKV以上に下げると、結晶表面は負
電位となり、電子が到達しなくなる。しかし、vbをゆ
っくりとランプ状に下げていくと、入射光強度に対応し
た電子が結晶表面に到達し、結晶表面の電位が下がり、
到達する電子の量、すなわち、入射光強度により結晶表
面が負電位になり書き込まれない部分と、負電位となら
ずに書き込みが行われる部分とができ、その結果、入射
光強度により闇値操作が実行されたことになる。
(ニ)実時間闇値動作によ4ANDAND演算間光変調
管は、前述のとおり、実時間閾値動作機能を有する。こ
れを利用して次のようにAND演算を実行することがで
きる。即ち、第8図に示すように、2つの入力を重ね合
わせ葛と、入力光強度は0.1,2の3レベルとなる。
管は、前述のとおり、実時間閾値動作機能を有する。こ
れを利用して次のようにAND演算を実行することがで
きる。即ち、第8図に示すように、2つの入力を重ね合
わせ葛と、入力光強度は0.1,2の3レベルとなる。
このうちのレベルlのところで実時間闇値動作を行うと
、結果は第9図の通りとなり、AND演算が実行された
ことになる。
、結果は第9図の通りとなり、AND演算が実行された
ことになる。
次に本発明に必要なその他の構成要素について説明する
。なお、入力像は2×2のパターンということにする。
。なお、入力像は2×2のパターンということにする。
■拡大結像系
第10図に示すように2×2の入力像を4X4に拡大投
影させる。実際にはレンズ等により行われる。
影させる。実際にはレンズ等により行われる。
■多重結像系
第11図に示すように2×2の入力像を、繰返し投影さ
せる。実際には、回折格子等により実現される。
せる。実際には、回折格子等により実現される。
■逆多重結像系
第12・図に示すように4X4の入力像を2×2に重ね
合わせるように投影する。実際にlよ回折格子等により
実現する。
合わせるように投影する。実際にlよ回折格子等により
実現する。
次に前述の拡大結像、多重結像、逆多重結像を用いて光
演算に適したコーディングを行うコーディング法を2X
2の画像として説明する。
演算に適したコーディングを行うコーディング法を2X
2の画像として説明する。
本出願人が別途出願した記憶、想起の方法について説明
する。
する。
ベクトルχと、その転置ベクトルKを次のように表す。
このとき記憶は、
と表され、一方想起は、
と表される。
しかしながら、この方法では画像処理を行うためには、
画像の2次元データを、1次元化する必要があり、この
演算を電気的に処理しなければならない。
画像の2次元データを、1次元化する必要があり、この
演算を電気的に処理しなければならない。
これに対して本発明では次のような演算により記憶、想
起を行う、今、記憶させたい内容をχとし、 とする。
起を行う、今、記憶させたい内容をχとし、 とする。
ここで、拡大結像系により、
多重結像系により、
を得る。このときχsagとχsitの要素同志の乗算
χ請ag ・χ−ItをMとすると、(・−・・−・
−・要素同志の乗算) となり、前述の行列演算により得られた結果と同一結果
が得られ(但し配列は異なっている)、χsag ・
χmltにより記憶を行うことが可能であることが分か
る。
χ請ag ・χ−ItをMとすると、(・−・・−・
−・要素同志の乗算) となり、前述の行列演算により得られた結果と同一結果
が得られ(但し配列は異なっている)、χsag ・
χmltにより記憶を行うことが可能であることが分か
る。
また、
とし、MとVmltの要素同志の乗算M−ywltをl
′とすると、 2’=M−ymlt となる゛。ここで7の逆多重結像をlとすると、となり
、前述の行列演算で得られた結果と同一内容(但し配列
は異なっている)であり、M−yml【の逆多重結像に
より想起パターンが得られることが分かる。
′とすると、 2’=M−ymlt となる゛。ここで7の逆多重結像をlとすると、となり
、前述の行列演算で得られた結果と同一内容(但し配列
は異なっている)であり、M−yml【の逆多重結像に
より想起パターンが得られることが分かる。
このように、多重結像系と拡大結像系を用いて記憶を行
い、さらに逆多重結像系を用いて想起を行うことができ
るので、全て光学的処理により連想記憶を実現すること
が可能となる。
い、さらに逆多重結像系を用いて想起を行うことができ
るので、全て光学的処理により連想記憶を実現すること
が可能となる。
次に、具体的に本発明による光学的連想記憶について説
明する。なお、計算は前述の(3)式と同様の次式によ
り行う。
明する。なお、計算は前述の(3)式と同様の次式によ
り行う。
M @41 ”MR+α(χ−ag −φ (Mll
・χm1t)a+ag ) χsit ・・・・
・・・・・・・・(4)ここで、αは学習ゲイン、χ−
agはχの拡大結像、χmltはχの多重結像である。
・χm1t)a+ag ) χsit ・・・・
・・・・・・・・(4)ここで、αは学習ゲイン、χ−
agはχの拡大結像、χmltはχの多重結像である。
n+1回目の記憶行列M * + 1 は、n回目のM
、によって想起した結果であるφ (M、l ・χml
t ) sagとχwagとの差により示される想起時
の誤差成分と、χ−11との積に学習ゲインαを掛けた
ものによって、Mfiを(11正することで得られる。
、によって想起した結果であるφ (M、l ・χml
t ) sagとχwagとの差により示される想起時
の誤差成分と、χ−11との積に学習ゲインαを掛けた
ものによって、Mfiを(11正することで得られる。
前述と同様、学習ゲインαはM、が収束するような値を
選び、この演算処理をMlが収束するまで行うと分離度
の向上したM、が求められる。
選び、この演算処理をMlが収束するまで行うと分離度
の向上したM、が求められる。
第1図は本発明による光学的連想記憶装置の構成を示す
ブロック図で、図中、101は拡大結像系、102は多
重結像系、103は第1の演算器、104はメモリ、1
05は第2の演算器、106は逆多重結像系、107は
闇値メモリである。
ブロック図で、図中、101は拡大結像系、102は多
重結像系、103は第1の演算器、104はメモリ、1
05は第2の演算器、106は逆多重結像系、107は
闇値メモリである。
図において、拡大結像系101は前述したように、例え
ば4×4の入力χから16X16のχwagを作成し、
多重結像系102は同様に4×4の人力χから16X1
6のχ−Itを作成する。第1の演算器103はχsa
gとχsitの要素同士の乗算を行う、第1のメモリ1
04は、χwag ・χmltの加算、フィードバッ
ク値の減算を行うメモリである。第2の演算器105は
メモリ104の内容とχ1tの乗算を行って想起データ
を作成する。
ば4×4の入力χから16X16のχwagを作成し、
多重結像系102は同様に4×4の人力χから16X1
6のχ−Itを作成する。第1の演算器103はχsa
gとχsitの要素同士の乗算を行う、第1のメモリ1
04は、χwag ・χmltの加算、フィードバッ
ク値の減算を行うメモリである。第2の演算器105は
メモリ104の内容とχ1tの乗算を行って想起データ
を作成する。
逆多重結像系106は16X16の光学的データを4×
4の光学的データに変換するためのものである。閾値メ
モリ107は閾値操作を行い所定レベル以上のデータを
検出してノイズをカットするメモリである。このしきい
値メモリの出力Vはフィードバック系を通して入力側に
フィードバックされる。
4の光学的データに変換するためのものである。閾値メ
モリ107は閾値操作を行い所定レベル以上のデータを
検出してノイズをカットするメモリである。このしきい
値メモリの出力Vはフィードバック系を通して入力側に
フィードバックされる。
次に、記憶時の動作について説明する。なお、記憶時の
流れは図の細線で示しである。
流れは図の細線で示しである。
■先ず、第2の演算器105で、メモリ104からのM
、と、多重結像系102からのχ1tとで、M8 ・χ
―Itを計算し、逆多重結像系106を介し、しきい値
メモリ107で閾値操作をした後、メモリーする。
、と、多重結像系102からのχ1tとで、M8 ・χ
―Itを計算し、逆多重結像系106を介し、しきい値
メモリ107で閾値操作をした後、メモリーする。
■記銘したい入力データχから拡大結像系101でχs
agを作成し、同時に多重結像系102でχ1tを作成
する。
agを作成し、同時に多重結像系102でχ1tを作成
する。
■作成したχwagと、χl1ltを入力データとして
第1の演算器103で要素同士の乗算χ1wag ・
χaftを行い、α倍してメモリ104に記憶されてい
るM、に加算する。
第1の演算器103で要素同士の乗算χ1wag ・
χaftを行い、α倍してメモリ104に記憶されてい
るM、に加算する。
■■の結果をフィードバック系により人力に戻し、拡大
結像系101で拡大結像させて(M、 ・χmlL
) vxag ’hする。
結像系101で拡大結像させて(M、 ・χmlL
) vxag ’hする。
■第1の演算器103で(M、−χmlt ) @ag
。
。
χ+sltを計算し、α倍してメモリ104のMIlよ
り減算する。
り減算する。
以上の動作をM7が収束するまで行うことにより、入力
データの記憶が行われる。
データの記憶が行われる。
次に想起時について説明する。
この場合、記憶行列Mはすでに計算され、記憶されてい
るものとする。想起時の流れは図の太線で示されている
。
るものとする。想起時の流れは図の太線で示されている
。
■先ず、入力データχより多重結像系102によってχ
−11を作成する。
−11を作成する。
■第2の演算器105において、メモリ104から読み
出したMとの乗算、M・χ−11を計算し、結果を逆多
重結像系106で逆多重結像させ、閾値メモリ107で
閾値操作して記憶する。
出したMとの乗算、M・χ−11を計算し、結果を逆多
重結像系106で逆多重結像させ、閾値メモリ107で
閾値操作して記憶する。
■闇値メモリ107より出力を読み出し、−回の想起で
は不十分な場合、またその出力をフィードバック系によ
り入力に戻し、再想起を行い、所望のデータを読み出す
。
は不十分な場合、またその出力をフィードバック系によ
り入力に戻し、再想起を行い、所望のデータを読み出す
。
こうして、記憶、想起を行うことができる。
次に、第1図の光学的連想記憶装置を空間光変調管を使
用して構成した実施例について説明する。
用して構成した実施例について説明する。
第2図は空間光変調管4本を用いた完全光学システムに
よる光学的連想記憶装置の一実施例を示す図で、図中、
201〜204は空間光変調管、211は拡大結像系、
212は多重結像系、213は逆多重結像系、221〜
228はハーフミラ−1231〜238は反射鏡、Si
S2、S3はシャッタである。
よる光学的連想記憶装置の一実施例を示す図で、図中、
201〜204は空間光変調管、211は拡大結像系、
212は多重結像系、213は逆多重結像系、221〜
228はハーフミラ−1231〜238は反射鏡、Si
S2、S3はシャッタである。
図において、第1図の演算器103.105は空間光変
調管201→202の読み出しにより行い、メモIJ
104は空間光変調管203で構成し、闇値メモリ10
7は空間光変調管204で構成している。
調管201→202の読み出しにより行い、メモIJ
104は空間光変調管203で構成し、闇値メモリ10
7は空間光変調管204で構成している。
以下順に動作方法について説明する。なお、計算は第1
図と同様に(4)式に基づいて行われる。
図と同様に(4)式に基づいて行われる。
■先ず、入力Uをハーフミラ−228、反射鏡23Bを
介してそれぞれ拡大結像系201.202へ導き、Us
ag 、 Unitを作成し、空間光変調管20120
2へそれぞれ書き込む。
介してそれぞれ拡大結像系201.202へ導き、Us
ag 、 Unitを作成し、空間光変調管20120
2へそれぞれ書き込む。
■シャンクS1を開き、ハーフミラ−221,222、
反射#11231、ハーフミラ−223,224を介し
て単色光により空間光変調管202→203と読み出し
、M、・Usltを計算する、その結果をハーフミラ−
225、逆多重結像系213を通して、実時間閾値動作
により、閾値操作をしながら空間光変調管204へ書き
込む。
反射#11231、ハーフミラ−223,224を介し
て単色光により空間光変調管202→203と読み出し
、M、・Usltを計算する、その結果をハーフミラ−
225、逆多重結像系213を通して、実時間閾値動作
により、閾値操作をしながら空間光変調管204へ書き
込む。
■シャッタS2を開き、同様に単色光により反射鏡23
2、ハーフミラ−223,224を介して空間光変調管
201−202と読み出すことによりUsag ・0
m1tを計算し、ハーフミラ−225、反射鏡233.
234.235を介して空間光変調管203へ加算する
。
2、ハーフミラ−223,224を介して空間光変調管
201−202と読み出すことによりUsag ・0
m1tを計算し、ハーフミラ−225、反射鏡233.
234.235を介して空間光変調管203へ加算する
。
■空間光変調管201を消去後、シャッタS3を開き、
単色光によりハーフミラ−221、反射鏡236、ハー
フミラ−226を介して空間光変調管204を読み出し
、ハーフミラ−227、反射鏡237.238を介して
拡大結像系211で拡大結像させ、空間光変調管201
へ(M、 ・Ult)信agを害き込む。
単色光によりハーフミラ−221、反射鏡236、ハー
フミラ−226を介して空間光変調管204を読み出し
、ハーフミラ−227、反射鏡237.238を介して
拡大結像系211で拡大結像させ、空間光変調管201
へ(M、 ・Ult)信agを害き込む。
■シャッタS2を開き、空間光変調管201−202と
読み出し、(Mll−Umlt ) Ilag −U
Ilitを計算し、空間光変調管203から減算する。
読み出し、(Mll−Umlt ) Ilag −U
Ilitを計算し、空間光変調管203から減算する。
この時、結果はMeshの効果によりOより小さくはな
らない。
らない。
以上の動作を、各入カバターンについて収束するまで行
うことにより記憶が完了する。
うことにより記憶が完了する。
次に想起の動作について順に説明する。
■先ず、入力Uより、ハーフミラ−228、多重結像系
212を介して空間光変調管212へTJmltを書き
込む。
212を介して空間光変調管212へTJmltを書き
込む。
■シャッタ31を開き、空間光変調管202−203と
読み出し、M7 ・Llsltを計算し、その結果を逆
多重結像系213を通して、実時間閾値動作により、空
間光変調管204へ書き込む。
読み出し、M7 ・Llsltを計算し、その結果を逆
多重結像系213を通して、実時間閾値動作により、空
間光変調管204へ書き込む。
■空間光変調管204を読み出し、ハーフミラ−227
より出力を得る。また、この出力をシャツ゛りS3を開
きフィードバック系で戻して再想起させることも可能で
ある。
より出力を得る。また、この出力をシャツ゛りS3を開
きフィードバック系で戻して再想起させることも可能で
ある。
第3図は第2図の完全光学システムによる光学的連想記
憶装置の一部を電子回路に置き換えたハイブリッド光学
的連想記憶装置の一実施例を示す図である。図中、30
1〜303は空間光変調管、311は拡大結像系、31
2は多重結像系、313は逆多重結像系、321〜32
4はハーフミラ−1331〜335は反射鏡、341は
受光マトリックス、351はCPU、361.362は
パターン従来装置、31,32はシャッタである。
憶装置の一部を電子回路に置き換えたハイブリッド光学
的連想記憶装置の一実施例を示す図である。図中、30
1〜303は空間光変調管、311は拡大結像系、31
2は多重結像系、313は逆多重結像系、321〜32
4はハーフミラ−1331〜335は反射鏡、341は
受光マトリックス、351はCPU、361.362は
パターン従来装置、31,32はシャッタである。
この実施例では、入力部分、フィードバック部分をCP
Uに置き換えたことにより電子回路とのインターフェー
スを容易にしている。また、使用する空間光変調管の数
が3本となり、より簡単に実現できるシステムとなる。
Uに置き換えたことにより電子回路とのインターフェー
スを容易にしている。また、使用する空間光変調管の数
が3本となり、より簡単に実現できるシステムとなる。
動作手順については第2図の場合と全く同様である。
以上、2つの実施例におけるシステムにおいては、空間
光変調管201と202.301と302の2本で乗算
を行っているが、実際には(0゜1)の2値の乗算であ
るため、論理演算のAND動作と同じである。そこで、
この゛部分を実時間閾値動作を用いたAND演算を用い
ることにより、空間光変調管を1本減らすことが可能で
ある。
光変調管201と202.301と302の2本で乗算
を行っているが、実際には(0゜1)の2値の乗算であ
るため、論理演算のAND動作と同じである。そこで、
この゛部分を実時間閾値動作を用いたAND演算を用い
ることにより、空間光変調管を1本減らすことが可能で
ある。
第4図は、実時間閾値動作AND演算を導入することに
より、空間光変調管を1本減らし、3本で実現した完全
光学システムによる光学的連想記憶装置の一実施例を示
す図である0図中、401〜403は空間光変調管、4
11は拡大結像系、412は多重結像系、413は逆多
重結像系、421〜430はハーフミラ−1431〜4
37は反射鏡、31,32、S3、S4はシャッタであ
る。
より、空間光変調管を1本減らし、3本で実現した完全
光学システムによる光学的連想記憶装置の一実施例を示
す図である0図中、401〜403は空間光変調管、4
11は拡大結像系、412は多重結像系、413は逆多
重結像系、421〜430はハーフミラ−1431〜4
37は反射鏡、31,32、S3、S4はシャッタであ
る。
図において、空間光変調管401はAND演算を行い、
空間光変調管402はメモリとして機能し、空間光変調
管403は闇値メモリとして機能する。
空間光変調管402はメモリとして機能し、空間光変調
管403は闇値メモリとして機能する。
先ず、記憶について説明する。
■シャッタStを開いてUを入力し、多重結像系412
で多重結像させて空間光変調管401にUsit −t
−書き込む。
で多重結像させて空間光変調管401にUsit −t
−書き込む。
■空間光変調管401→402と読み出してM7・Us
ltを計算し、逆多重結像系413を通して実時間闇値
動作により、閾値操作をしながら空間光変調管403へ
書き込む。
ltを計算し、逆多重結像系413を通して実時間闇値
動作により、閾値操作をしながら空間光変調管403へ
書き込む。
■空間光変調管401を消去後、シャンクSl、S2を
開き、多重結像と拡大結像を作成し、実時間闇値動作に
より、UtsagとUIIitのAND演算を実行させ
る。
開き、多重結像と拡大結像を作成し、実時間闇値動作に
より、UtsagとUIIitのAND演算を実行させ
る。
■空間光変調管401を読み出し、Umag −Us
+1tを空間光変調管402へ加算する。
+1tを空間光変調管402へ加算する。
■空間光変調管401を消去後、シャッタS1、S4を
開き、実時間闇値動作により、(M、 ・Umat
) rsagとUIIitのAND演算を実行させる。
開き、実時間闇値動作により、(M、 ・Umat
) rsagとUIIitのAND演算を実行させる。
■空間光変調管401を読み出し、空間光変調管402
より減算する。この時、結果はMeshの効果によりO
より小さくはならない。
より減算する。この時、結果はMeshの効果によりO
より小さくはならない。
以上の動作を各入カバターンについて収束するまで行う
ことにより記憶が完了する。
ことにより記憶が完了する。
次に、想起について説明する。
■シャッタS1を開き、入力Uの多重結像Umltを空
間光変調管401へ書き込む。
間光変調管401へ書き込む。
■空間光変調管401−402と読み出し、M。
・0m1tを計算し、その結果を逆多重結像系413を
通して実時間闇値動作により空間光変調管403へ書き
込む。
通して実時間闇値動作により空間光変調管403へ書き
込む。
■空間光変調管403を読み出してハーフミラ−425
より出力を得る。また、この出力をシャッタS1、S3
を開いてフィードバック系で戻して再想起することもで
きる。
より出力を得る。また、この出力をシャッタS1、S3
を開いてフィードバック系で戻して再想起することもで
きる。
第5図は第4図の完全光学システムによる光学的連想記
憶装置の一部を電子回路に置き換えたハイブリッド光学
的連想記憶装置の一実施例を示す図である。図中、50
1.502は空間光度ll管、511は拡大結像系、5
12は多重結像系、513は逆多重結像系、521〜5
23はハーフミラ−1531〜534は反射鏡、541
は受光マトリックス、551はCPU、561.562
はパターン従来装置である。
憶装置の一部を電子回路に置き換えたハイブリッド光学
的連想記憶装置の一実施例を示す図である。図中、50
1.502は空間光度ll管、511は拡大結像系、5
12は多重結像系、513は逆多重結像系、521〜5
23はハーフミラ−1531〜534は反射鏡、541
は受光マトリックス、551はCPU、561.562
はパターン従来装置である。
この実施例は、第4図の光学的連想記憶装置システムの
入力部分、フィードバック部分をCPUに置き換えたこ
とにより、電子回路とのインターフェース盃容易にし、
かつ出力部も電子回路に置き換えることにより、空間光
変調管を1本減らしたハイブリッド光学的連想記憶シス
テムとなる。
入力部分、フィードバック部分をCPUに置き換えたこ
とにより、電子回路とのインターフェース盃容易にし、
かつ出力部も電子回路に置き換えることにより、空間光
変調管を1本減らしたハイブリッド光学的連想記憶シス
テムとなる。
なお、動作手順については第4図の場合と全く同じであ
る。
る。
以上のように本発明によれば、従来の連想記憶装置のよ
うに計算機の記憶装置として開発された電気的デジタル
信号を対象とするものに比して、特にパターン情報に対
してスキャニングの操作を不要とし、その結果処理時間
を非常に短縮し、かつ連続的に出力を得ることが可能と
なり、光学検索装置等に使用することが可能となる。ま
た、連想記憶メモリの場合、記憶内容が全体に分散して
いるため、一部分が壊れても、読み出しが完全に不可能
とはならず、また連想記憶を光学的に行うことにより、
同一の演算回路を大量に並べ、それらの相互接続を容易
に行うことができる。
うに計算機の記憶装置として開発された電気的デジタル
信号を対象とするものに比して、特にパターン情報に対
してスキャニングの操作を不要とし、その結果処理時間
を非常に短縮し、かつ連続的に出力を得ることが可能と
なり、光学検索装置等に使用することが可能となる。ま
た、連想記憶メモリの場合、記憶内容が全体に分散して
いるため、一部分が壊れても、読み出しが完全に不可能
とはならず、また連想記憶を光学的に行うことにより、
同一の演算回路を大量に並べ、それらの相互接続を容易
に行うことができる。
第1図は本発明による光学的連想記憶装置のブロック図
、第2図、第3図、第4図及び第5図は空間光変調管を
用いた本発明の光学的連想記憶装置の光学系の各実施例
を示す図、第6図は本発明による光学的連想記憶装置の
基本的な構成要素である空間光変調管の構成を説明する
ため図、第7図は空間光変調管の結晶表面の2次電子放
出特性を示す図、第8図及び第9図は空間変調管の実時
間ハードクリップ機能によるAND演算を説明するため
の図、第1O図は拡大結像系を説明するための図、第1
1図は多重結像系を説明するための図、第12図は逆多
重結像系を説明するための図である。 ■・・・像、2・・・レンズ、3・・・光電陰極、4・
・・マイクロチャンネルプレート、5・・・メツシュ電
極、6・・・結晶、61・・・電荷蓄積面、7・・・ハ
ーフミラ−28・・・単色光、9・・・横光子、10・
・・出力光、101・・・拡大結像系、102・・・多
重結像系、103・・・第1の演算器、104・・・メ
モリ、105・・・第2の演算器、106・・・逆多重
結像系、107・・・しきい値メモリ、201〜204
・・・空間光変調管、211・・・拡大結像系、212
・・・多重結像系、213・・・逆多重結像系、221
〜228・・・ハーフミラ−1231〜238・・・反
射鏡、Sl、S2、S3・・・シャンク・ 第1図 入力2 第6図 第7図 第10図 第11図 第12図
、第2図、第3図、第4図及び第5図は空間光変調管を
用いた本発明の光学的連想記憶装置の光学系の各実施例
を示す図、第6図は本発明による光学的連想記憶装置の
基本的な構成要素である空間光変調管の構成を説明する
ため図、第7図は空間光変調管の結晶表面の2次電子放
出特性を示す図、第8図及び第9図は空間変調管の実時
間ハードクリップ機能によるAND演算を説明するため
の図、第1O図は拡大結像系を説明するための図、第1
1図は多重結像系を説明するための図、第12図は逆多
重結像系を説明するための図である。 ■・・・像、2・・・レンズ、3・・・光電陰極、4・
・・マイクロチャンネルプレート、5・・・メツシュ電
極、6・・・結晶、61・・・電荷蓄積面、7・・・ハ
ーフミラ−28・・・単色光、9・・・横光子、10・
・・出力光、101・・・拡大結像系、102・・・多
重結像系、103・・・第1の演算器、104・・・メ
モリ、105・・・第2の演算器、106・・・逆多重
結像系、107・・・しきい値メモリ、201〜204
・・・空間光変調管、211・・・拡大結像系、212
・・・多重結像系、213・・・逆多重結像系、221
〜228・・・ハーフミラ−1231〜238・・・反
射鏡、Sl、S2、S3・・・シャンク・ 第1図 入力2 第6図 第7図 第10図 第11図 第12図
Claims (1)
- 入力、或いはフィードバック信号を提示する光学装置
と、光学装置からの出力を第1の空間光変調管の光電面
に拡大結像させる拡大結像光学系と、光学装置からの出
力を第1の空間光変調管の光電面に多重結像させる多重
結像光学系と、拡大結像光学系と多重結像光学系からの
入力のAND演算を実行し出力するか、またはどちらか
一方を書き込み出力する第1の空間光変調管と、第1の
空間光変調管の出力を第2の空間光変調管の光電面に結
像させる結像系と、第2の空間光変調管の出力を読み出
して受光装置に逆多重結像させる逆多重結像光学系と、
受光装置からの出力に閾値処理を行い、またフィードバ
ック信号、入力信号等の処理を行うCPUとからなる光
学的連想記憶装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14434287A JPH0731336B2 (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | 光学的連想記憶装置 |
| US07/870,760 US5526298A (en) | 1987-06-10 | 1992-04-20 | Optical associative memory |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14434287A JPH0731336B2 (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | 光学的連想記憶装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63307436A true JPS63307436A (ja) | 1988-12-15 |
| JPH0731336B2 JPH0731336B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=15359875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14434287A Expired - Fee Related JPH0731336B2 (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | 光学的連想記憶装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0731336B2 (ja) |
-
1987
- 1987-06-10 JP JP14434287A patent/JPH0731336B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0731336B2 (ja) | 1995-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5080464A (en) | Optical neural network apparatus using primary processing | |
| Tanguay Jr | Materials requirements for optical processing and computing devices | |
| US5167007A (en) | Multilayered optical neural network system | |
| JPS63307437A (ja) | 光学的連想記憶装置 | |
| US4830472A (en) | Processing unit to perform operation of images | |
| US4972348A (en) | Opto-electric hybrid associative memory | |
| JPS63307439A (ja) | 光学的連想記憶装置 | |
| JPS63307440A (ja) | 光学的連想記憶装置 | |
| US4905312A (en) | Image logic operation device | |
| JPH0357554B2 (ja) | ||
| JPH0357555B2 (ja) | ||
| JPS63307438A (ja) | 光学的連想記憶装置 | |
| JPH0357556B2 (ja) | ||
| JPH0731336B2 (ja) | 光学的連想記憶装置 | |
| US5526298A (en) | Optical associative memory | |
| JPH0357557B2 (ja) | ||
| JPH0422500B2 (ja) | ||
| JP2686067B2 (ja) | 画像論理演算装置 | |
| US4686647A (en) | Numerical division of two arrays by optical processing | |
| Farhat | Electron trapping materials for adaptive learning in photonic neural networks | |
| JPS6274169A (ja) | 画像論理演算装置 | |
| JPH06259157A (ja) | 自己組織化パターン学習システム | |
| RU2065571C1 (ru) | Способ определения деформации и напряжения элементов конструкции и устройство для его осуществления | |
| JPS62112125A (ja) | 画像論理演算装置 | |
| JPH0561615B2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |