JPH04503264A - Optical computers and optical connections - Google Patents
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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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 光コンピュータおよび光接続 本発明は光コンピュータおよび光アレー間の接続に関する。[Detailed description of the invention] Optical computers and optical connections The present invention relates to connections between optical computers and optical arrays.
光コンピュータにおいて、光は一つまたは複数の要素の状態を示す信号を他の一 つまたは複数の要素に伝達するため使用される。要素は非線型論理ゲートとする ことができる。とくにただし限定的ではないが、本発明は゛自動適用デジタル光 コンピュータに関し、とくに神経ネットワーク(nueral net賀ork )に関連する。In an optical computer, light transmits a signal indicating the state of one or more elements to another. Used to communicate to one or more elements. Elements are nonlinear logic gates be able to. In particular, but not exclusively, the present invention provides an automatic application of digital light. Regarding computers, especially neural networks )is connected with.
デジタル光コンピュータおよび接続方式は本出願人のヨーロッパ特許出願026 8382号に開示されており、その内容をここに参照する。The digital optical computer and the connection method are disclosed in European Patent Application No. 026 of the present applicant. No. 8382, the contents of which are hereby incorporated by reference.
光プロセッサに対する現在の提案は、信号が“オン”または1オフ”のいずれか である、デジタル理論で作用する。しかしながら、上記プロセッサの型に対して 、アレー間に複雑な数学的機能を適用することができるようにするため、信号が 可変型りによって重り(we ighting)を付されることが望ましい、そ のような方式は、入射された入力数に従って開閉する閾値装置が使用される場合 にとくに有利である。Current proposals for optical processors are that the signal is either “on” or one off. , which works in digital theory. However, for the above processor types , in order to be able to apply complex mathematical functions between the arrays, the signals are It is preferable that the material be weighted by a variable mold. A method like This is particularly advantageous.
したがって、−態様において、本発明は第1および第2の光計算または論理要素 のアレーを有する光接続方式において、第1アレーは前記第2アレーに一定の記 憶1および第2アレー関の光通路に設置され前記第1アレーの各要素と第2アレ ーの関連する写像される要素間の光接続に対してそれぞれの変調を実施する。Thus, in -aspects, the invention provides a first and a second optical computational or logic element. In an optical connection system having an array of installed in the optical path between the memory 1 and the second array, each element of the first array and the second array -perform respective modulations on the optical connections between the associated mapped elements.
別の態様において、本発明は入力アレー、出力アレーおよび、前記入力アレーお よび出力アレー間の光通路に設置された伝送装置を有し、前記伝送装置はそれぞ れ光密度が選択され通過する信号の振幅を調節する一組の要素を有する。In another aspect, the invention provides an input array, an output array, and and a transmission device installed in the optical path between the output array and the output array, and each of the transmission devices has a It has a set of elements that select the light density and adjust the amplitude of the signal passed through it.
さらに別のamにおいて、本発明は入力アレー、出力アレーおよび前記入力およ び前記出力アレーの間の複数の接続を一緒に画定するホログラフ要素のホログラ フアレーを有し、前記ホログラフ要素のコントラストは通過する信号に一定の重 りを与えるように選択される。In yet another am, the present invention provides an input array, an output array and a and a holographic element that together defines a plurality of connections between the output array and the output array. The contrast of the holographic element has a certain weight on the signal passing through it. selected to give the best possible results.
本発明の好ましい特徴は従属する各請求項に記載されている。Preferred features of the invention are set out in the dependent claims.
以下本発明を、本発明による光プロセッサの略図を示す図面に基づいて、非限定 的実施例として説明する。The invention will now be described in a non-limiting manner based on the drawings, which represent a schematic representation of an optical processor according to the invention. This will be explained as a practical example.
図面は、多数の関連する論理作業を平行して実施しうるデジタル光コンピュータ の一部を形成する、論理要素または他の非線型光要素の入力アレーおよび出力ア レーを簡単な形式で示すものである。The drawing shows a digital optical computer that can perform many related logical tasks in parallel. Input and output arrays of logic elements or other nonlinear optical elements forming part of This is a simple format.
図示の実施例において、NXM個(ここにN、Mは1より大きい整数)の要素の 入力または第1アレー10は、光を入力アレ−IOとPXQ個(ここにP。In the illustrated embodiment, NXM (where N, M is an integer greater than 1) elements are used. The input or first array 10 receives light from the input array IO and PXQ (here P).
Qは1より大きい整数)の要素の出力または第2アレー12との間を接続するホ ログラフ要素のNXM個のホログラフアレー11に光を伝達する。ホログラフア レーは入力アレ−10の出力を出力アレ−12に写像し、所要の接続パターンを 実施する写像作用を奏する。(Q is an integer greater than 1) The light is transmitted to a holographic array 11 of NXM holographic elements. holographica The array maps the output of input array 10 to output array 12 and creates the required connection pattern. Performs the mapping action to be performed.
写像作用は一対一、多数対−1または一対多数等とすることができる。実際、も つとも簡単な場合、ホログラフアレーは入力アレーの各要素を出力アレーの対応 して位置する要素に写像することができる。対照的に、写像ア・レーはヨーロッ パ特許第0268382号に示すように一層複雑であり、一群の出力は“セル“ を形成するように構成され、セルは一つ以上の入力にセルファッションまたはセ ルシフトファッションで写像することができる。The mapping operation can be one-to-one, many-to-one, one-to-many, etc. In fact, too In the simplest case, a holographic array converts each element of the input array into a corresponding one of the output array. can be mapped to an element located as In contrast, the mapping is It is more complicated as shown in Patent No. 0268382, where a group of outputs are called “cells”. The cell is configured to form a cell fashion or It can be mapped in shift fashion.
多くの用途において、人力アレーおよび出力アレーは光論理ゲートのアレーのそ れぞれ入力および出力を有し、入力および出力アレーは論理ゲートのアレーの前 、後面を形成する。そうでなけれは、入力および出力アレーは物理的に別々にさ れ、入力は特殊な映像(image)または偏向装置の必要なしに出力アレーの 対応する要素上に一対一ファッションで写像することができる。In many applications, hand arrays and output arrays are analogs of arrays of optical logic gates. Each has an input and an output, and the input and output arrays are in front of the logic gate array. , forming the posterior surface. Otherwise, the input and output arrays are physically separate. input to the output array without the need for special image or deflection equipment. Can be mapped onto corresponding elements in a one-to-one fashion.
可変伝送フィルタ13は出力アレ−12に向いたホログラフアレー11の側に隣 接して設置されている。The variable transmission filter 13 is adjacent to the side of the holographic array 11 facing the output array 12. are placed adjacent to each other.
フィルタ13は伝送特性を別々に制御しうる要素のアレーを有する。要素の配置 は入力および/または出力アレーの要素の配置に対応することができる。可変伝 送フィルタは広い伝送範囲を有し、伝送範囲の極点において作用するとき光通路 のスイッチとして作用する。Filter 13 has an array of elements whose transmission characteristics can be controlled separately. Element placement may correspond to the arrangement of the elements of the input and/or output arrays. variable story The transmission filter has a wide transmission range, and when it acts at the extremes of the transmission range, it Acts as a switch.
さらに、それは中間状態で作用するとき伝送強さの可変制御装置として作用する 。この後の状態は制限された伝送範囲を有するフィルタに対して適用される。Additionally, it acts as a variable controller of transmission strength when acting in intermediate conditions. . This latter condition applies to filters with limited transmission range.
可変伝送フィルタに対して空間光調節装置、すなわち、本質的に二次元要素とす るのが好ましく、要素の異なった部分の伝送特性は互いに別々に制御される。Spatial light conditioning devices, i.e. essentially two-dimensional elements, are used for variable transmission filters. Preferably, the transmission characteristics of different parts of the element are controlled separately from each other.
空間光変調装置は光コンピュータの二つのアレーを接続する信号の通路に設置さ れ、空間光変調装置の適当な範囲の伝送を変化することにより、コンピュータの 形状を変化するか、または接続を制御する。A spatial light modulator is installed in the signal path connecting two arrays of optical computers. By changing the transmission of a suitable range of the spatial light modulator, Change shape or control connections.
空間光変調装置の制御は電気的または光学的とすることができる。電気的の場合 、所要のパターンは交差電極のグリッドにおける電気信号によって設定すること ができる0種々の電気信号がアレー間の種々の光線を変調するのに使用される方 法は容易に理解でき、計算要素は所望により接続しまたは形成し直すことができ る。制御はまた伝送を制御するため変調装置の表面上に分散光を投射することに より光学的とすることができる。Control of the spatial light modulator can be electrical or optical. In the case of electrical , the desired pattern can be set by electrical signals in a grid of intersecting electrodes. 0 different electrical signals are used to modulate the different beams between the arrays. The laws are easy to understand and computational elements can be connected or reshaped as desired. Ru. The control also involves projecting dispersed light onto the surface of the modulator to control the transmission. It can be made more optical.
映像を空間光変調装置に“書込む”光の波長は、映像を続いて読取る光の波長と 同じまたは異なるものとすることができる。光信号は空間光変調装置のコンピュ ータ内の作動要素のアレーを映像することにより形成することができる。The wavelength of light that “writes” the image into the spatial light modulator is the same as the wavelength of light that subsequently reads the image. They can be the same or different. The optical signal is transmitted to the computer of the spatial light modulator. The array of actuating elements within the controller can be formed by imaging.
コンピュータの形状はコンピュータ方式の一部の状態によって構成することがで きる。この制御は、種々の加算要素の重りが変更しうる場合、構造が変更される かまたは変更可能であるかもしくはその組合わせのいずれかに切換えられる。The shape of a computer can be configured by some states of the computer method. Wear. This control changes the structure if the weights of the various addition elements can change. or changeable or a combination thereof.
ヨーロッパ特許第0268382号は、光コンピュータの形状がホログラフレン ズのアレーによって決定される例を開示している。そのような配置においてアレ ーが一つ以上の接続配置に対応するホログラフレンズ要素を有するならば、ホロ グラフレンズアレーに隣接する空間光変調装置は選択するため使用され、そのホ ログラフレンズ要素は活性で写像または接続を生ずる。European Patent No. 0268382 discloses that the shape of the optical computer is a holographic lens. discloses an example determined by an array of images. In such an arrangement If the lens has a holographic lens element corresponding to one or more connecting arrangements, the holographic A spatial light modulator adjacent to the graph lens array is used to select and Logographic lens elements are active and create a mapping or connection.
図示の実施例において、可変伝送要素13はホログラフアレー11の出口側に隣 接し、光線がホログラフアレー11を通過するときに光線を変調する。可変伝送 要素13が出口アレ−12に隣接して設けられるとき、可変伝送要素13は光線 が出力アレーに入射される直前に変調する。このようにして、光線がホログラフ アレーによって画定される接続マトリックスを通過する前後のいずれで変調され るかに従って異なった変調作用を選択することができる。In the illustrated embodiment, the variable transmission element 13 is adjacent to the exit side of the holographic array 11. and modulates the light beam as it passes through the holographic array 11. variable transmission When element 13 is provided adjacent outlet array 12, variable transmission element 13 is modulated just before entering the output array. In this way, the rays become holographic modulated either before or after passing through the connectivity matrix defined by the array. Different modulation effects can be selected according to the
ある用途において、ホログラフアレ、−11および出力アレ−12間の途中に可 変伝送要素13を配置することは有効であり、たとえば、要素13のセルはホロ グラフアレー11から出力アレ−12に通過するとき互いに交差する光線を変調 する。同様に、可変伝送要素13は入力アレーlOに隣接してまたはホログラフ アレー11の入力側に隣接してもしくはその間のいずれかに配置することができ る。In some applications, there may be a It is effective to arrange the variable transmission element 13, for example, the cells of the element 13 are Modulating the rays that cross each other as they pass from the graph array 11 to the output array 12 do. Similarly, the variable transmission element 13 is arranged adjacent to the input array lO or holographically. Can be placed either adjacent to or between the input side of array 11 Ru.
上記装置はホログラフ要素のアレーを小レンズのような屈折要素のアレーと交換 することによって変形することができる。The above device replaces the array of holographic elements with an array of refractive elements such as lenslets. It can be transformed by
別の変型において、入力および出力アレ−10および12の光学的組合わせは、 別の可変伝送要素13を使用しないで、ホログラフ要素のコントラストが調節さ れるホログラフ要素のホログラフアレー11を設けることによって、制御するこ とができる。と(に、ホログラムがダイナミックまたはプログラム変更可能な元 媒体において光線を混合することにより“リアルタイム”で作ることができ、各 ホログラフ要素のコントラストは一方の光線の強さ、たとえばホログラフ要素を 形成するのに使用される基準光線の強さを変更することにより、変更することが できる。In another variant, the optical combination of input and output arrays 10 and 12 is The contrast of the holographic element can be adjusted without using a separate variable transmission element 13. By providing a holographic array 11 of holographic elements, the I can do it. (in which the hologram is dynamically or programmably changeable) Can be created in “real time” by mixing light beams in a medium, each The contrast of a holographic element is determined by the strength of one ray, e.g. By changing the strength of the reference ray used to form the can.
特殊な一実施例において、入力アレーおよび出力アレーは基準光線と干渉する第 1”書込み”光線によって光蓄積媒体に発生されたリアルタイムホログラファレ ーを介して接続することができ、基準光線の強さは別のアレーに存在する信号に 従って空間的に変調される。このようにして、論理回路を構成することができる 。In one particular embodiment, the input array and the output array include the first beam that interferes with the reference beam. 1. Real-time holographic beam generated on optical storage medium by “writing” beam The strength of the reference beam is dependent on the signal present on another array. It is therefore spatially modulated. In this way, a logic circuit can be constructed .
本発明の変型において、比較的低いダイナミックレンジを有し、電気光方式内に 使用される出力検出器のアレーの有効ダイナミックレンジは、前記入力および出 力アレー間に、強さに従って伝送された光を変調するかまたは前記光を交換する ホトクロームフィルムの型式の可変伝送要素要素を介装することにより、入力ア レーの入力信号の比較的高いダイナミックレンジに適合するかまたは補償するよ うに、増大することができる。In a variant of the invention, it has a relatively low dynamic range and can be used within an electro-optical system. The effective dynamic range of the array of output detectors used is modulating or exchanging the transmitted light according to the intensity between the power arrays; By interposing a variable transmission element in the form of photochrome film, the input to match or compensate for the relatively high dynamic range of the input signal. It can increase in size.
上記配置は光コンピュータの一部を構成する光計算または論理要素の二つのアレ ー間の伝送要素を有する。The above arrangement consists of two arrays of optical calculation or logic elements that form part of an optical computer. It has a transmission element between
しかしながら、その配置は光コンピュータに使用するように限定されるものでな く、ハイブリッド電子/光装置にも使用することができる。同様の装置は、通常 の(すなわち電子式)コンピュータ、トランスピユータまたは他のデータ処理/ 伝送設備の接続要素に設けることができる。例えば、設備の上流部分は電気信号 を光信号に変換するコンバータアレーに伝送し、光信号は接続を制御する伝送要 素を介して、多分写像要素を介して光/電気コンバータアレーに伝達され、コン バータアレーは電気信号を設備の下流部分に伝達する。However, its arrangement is not limited to use in optical computers. It can also be used in hybrid electronic/optical devices. Similar devices are usually computer (i.e. electronic), transducer or other data processing/ It can be provided on the connection element of the transmission equipment. For example, the upstream part of the equipment The optical signal is transmitted to a converter array that converts it into an optical signal, and the optical signal is transmitted to the transmission requirements that control the connection. through the optical/electrical converter array, possibly through the mapping element, and the converter The converter array transmits electrical signals to downstream portions of the equipment.
国際調査報告 国際調査報告 GB 9000188 S^ 34520international search report international search report GB 9000188 S^ 34520
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