JPS61179424A - 並列光演算子 - Google Patents
並列光演算子Info
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- JPS61179424A JPS61179424A JP59277480A JP27748084A JPS61179424A JP S61179424 A JPS61179424 A JP S61179424A JP 59277480 A JP59277480 A JP 59277480A JP 27748084 A JP27748084 A JP 27748084A JP S61179424 A JPS61179424 A JP S61179424A
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- 238000003491 array Methods 0.000 claims 1
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C7/00—Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
- G11C7/005—Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store with combined beam-and individual cell access
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）
本発明は光による並列処理素子に関するものである。
（従来技術と問題点）
光による情報処理は従来、画像の輪隔強調、ノイズカッ
ト、などのフィルタリング処理やマツチドフィルターな
どの相関処理に用いられてきた。
ト、などのフィルタリング処理やマツチドフィルターな
どの相関処理に用いられてきた。
これは、電気的信号処理では時間のかかる、フーリエ変
換の作用が光学的処理ではレンズ１枚を用いて２次元的
に並列に光の速度で行なえることによる。この光の２次
元的に並列的に処理できる特徴を生かして、従来の電気
的に行なわれてきた演算処理を光で行なう光演算処理の
提案が行なわれている。例えばＬＥＤ配列とマトリック
スマスクと受光素子配列とを用いて、マトリックス演算
が光処理により可能である。このマトリックス演算につ
いては、雑誌「アプライド・オプティックス（Ａｐｐｌ
ｉｅｄ ０ｐｔｉｃｓ Ｊ １９８２年１月号１４７頁
〜１５２頁に記載の論文［マイクロプロセッサ−を基に
したファイバー光学反復光プロセッサー（Ｍｉｃｒｏｐ
ｒｏｃｅｓｓｅｒ −ｂａｓｅｄ ｆｉｌ ｉｅｒ −
ｏｐｔｉｃｉｔｅｒａｔｉｖｅ ｏｐｔｉｃａｌｐｒｏ
ｃｅｓｓｏｒ ）Ｊに詳しく述べられている。この論文
によれば、−次元のＬＥＤ配列と２次元配列の空間変調
器と一次元受光素子配列を用いて、マ） ＩＪソックス
算が可能で、線形方程式を解く反復演算ができる。第５
図に示すように、−次元のＬＥＤ配列３１から入力行列
要素Ｘ（ｊ）に相当する一次元状点像配列が出射されＸ
方向に広がり、演算行列要素Ｈを表現する空間変調器３
２に入射する。空間変調器３２を透過した光はＹ方向に
収束して、受光素子配列３３に受光される。これら一連
の作用によって、ＨＸ（ｊ）なるマトリクス演算が処理
される。第５図ではこの処理結果に定数ωを掛けその値
と一つ前に行なって得られた結果のＹ（Ｊ）との差を求
めて差が十分に小さくなり場合には、再びＬＢＤ配列３
１に入力し、同じ演算を繰υ返す。差が十分に小さくな
った場合のＹ（ｊ）の値が求める答えになる。この方式
では行列式の掛は算に光学的な並列演算が行なわれ、高
速な処理が可能である。しかし、上記処理では光学的な
メモリを持たないために、反復処理時には電気的メモリ
に演算結果を記憶し、逐次比較を行うために演算の並列
度に制限がある。また、光学的な処理と電気的な処理を
直列に結合しているために、光学信号から電気信号へ、
また電気信号から光学信号へ、変換する素子を必要とし
、この変換の時間のために高速な処理が制限されている
。
換の作用が光学的処理ではレンズ１枚を用いて２次元的
に並列に光の速度で行なえることによる。この光の２次
元的に並列的に処理できる特徴を生かして、従来の電気
的に行なわれてきた演算処理を光で行なう光演算処理の
提案が行なわれている。例えばＬＥＤ配列とマトリック
スマスクと受光素子配列とを用いて、マトリックス演算
が光処理により可能である。このマトリックス演算につ
いては、雑誌「アプライド・オプティックス（Ａｐｐｌ
ｉｅｄ ０ｐｔｉｃｓ Ｊ １９８２年１月号１４７頁
〜１５２頁に記載の論文［マイクロプロセッサ−を基に
したファイバー光学反復光プロセッサー（Ｍｉｃｒｏｐ
ｒｏｃｅｓｓｅｒ −ｂａｓｅｄ ｆｉｌ ｉｅｒ −
ｏｐｔｉｃｉｔｅｒａｔｉｖｅ ｏｐｔｉｃａｌｐｒｏ
ｃｅｓｓｏｒ ）Ｊに詳しく述べられている。この論文
によれば、−次元のＬＥＤ配列と２次元配列の空間変調
器と一次元受光素子配列を用いて、マ） ＩＪソックス
算が可能で、線形方程式を解く反復演算ができる。第５
図に示すように、−次元のＬＥＤ配列３１から入力行列
要素Ｘ（ｊ）に相当する一次元状点像配列が出射されＸ
方向に広がり、演算行列要素Ｈを表現する空間変調器３
２に入射する。空間変調器３２を透過した光はＹ方向に
収束して、受光素子配列３３に受光される。これら一連
の作用によって、ＨＸ（ｊ）なるマトリクス演算が処理
される。第５図ではこの処理結果に定数ωを掛けその値
と一つ前に行なって得られた結果のＹ（Ｊ）との差を求
めて差が十分に小さくなり場合には、再びＬＢＤ配列３
１に入力し、同じ演算を繰υ返す。差が十分に小さくな
った場合のＹ（ｊ）の値が求める答えになる。この方式
では行列式の掛は算に光学的な並列演算が行なわれ、高
速な処理が可能である。しかし、上記処理では光学的な
メモリを持たないために、反復処理時には電気的メモリ
に演算結果を記憶し、逐次比較を行うために演算の並列
度に制限がある。また、光学的な処理と電気的な処理を
直列に結合しているために、光学信号から電気信号へ、
また電気信号から光学信号へ、変換する素子を必要とし
、この変換の時間のために高速な処理が制限されている
。
（発明の目的）
本発明の目的は上記のような欠点を除去せしめ、高速に
並列処理できる素子を提供することを目的としている。
並列処理できる素子を提供することを目的としている。
（発明の構成）
本発明によれば、光学的あるいは電気的入力により発光
特性を変化する電気光学的素子を２次元状に配列した光
メモリ板と２次元状の入射光を任意の方向に導びき出射
する光接合板とを交互に重ねた構成からなシ、前記光メ
モリ板および光接合板に２次元的入力情報光を入射せし
め該情報光に２次元的処理を施こした処理情報光を出射
せしめることを特徴とする並列光演算子が得られる。
特性を変化する電気光学的素子を２次元状に配列した光
メモリ板と２次元状の入射光を任意の方向に導びき出射
する光接合板とを交互に重ねた構成からなシ、前記光メ
モリ板および光接合板に２次元的入力情報光を入射せし
め該情報光に２次元的処理を施こした処理情報光を出射
せしめることを特徴とする並列光演算子が得られる。
（発明の作用・原理）
本発明による並列光演算子を第１図に示す。並列光演算
子は光メモリ板１．３，５と光接続板２ｐ４を交互に並
べた構成をもち、それぞれの板はアクセス回路６に電気
的に接続されている。光メモリ板１，３．５は光学的入
力あるいは電気的入力により、発光特性を変化する電気
光学的素子７を２次元状に配列したものである。入力情
報光８が並列光演算子に入力すると、その情報はまず光
メモリ板ｌに２次元状に配列された電気光学的素子７の
各々に記憶される。この記憶は、アクセス回路６の中の
光メモリ板アクセス回路６ａからクロ、り信号およびア
ドレス信号が光メモリ板１に送られ、光メモリ板１上の
特定の電気光学的素子７が動作して行なわれる。次に光
メモリ板１に記憶された情報は、入力情報光８と反対側
に各々の電気光学素子７が発光する形で出射され、光接
続板２に入射する。光接続板２に入射した情報光は空間
的な移動を受け、光メモリ板２へ進む。アクセス回路６
ｂは、この空間的な移動パターンを制御する。光メモリ
板２では、光メモリ板１と同様にして、入力情報光を記
憶し、アクセス回路６ｃからの信号によって、光接続板
４に情報光が送られる。このように次段に続く、光接続
板４、光メモリ板５でも同様の処理がなされ、最終的に
処理情報光９となって並列光演算子から出力される。こ
のように、並列光演算子は光メモリ板、光接続板を情報
光が透過する間に演算処理が行なわれるもので、並列光
演算子における光メモリ板と光接続板の組合せは第１図
に限らず、任意の組合せ、枚数を用いることができる。
子は光メモリ板１．３，５と光接続板２ｐ４を交互に並
べた構成をもち、それぞれの板はアクセス回路６に電気
的に接続されている。光メモリ板１，３．５は光学的入
力あるいは電気的入力により、発光特性を変化する電気
光学的素子７を２次元状に配列したものである。入力情
報光８が並列光演算子に入力すると、その情報はまず光
メモリ板ｌに２次元状に配列された電気光学的素子７の
各々に記憶される。この記憶は、アクセス回路６の中の
光メモリ板アクセス回路６ａからクロ、り信号およびア
ドレス信号が光メモリ板１に送られ、光メモリ板１上の
特定の電気光学的素子７が動作して行なわれる。次に光
メモリ板１に記憶された情報は、入力情報光８と反対側
に各々の電気光学素子７が発光する形で出射され、光接
続板２に入射する。光接続板２に入射した情報光は空間
的な移動を受け、光メモリ板２へ進む。アクセス回路６
ｂは、この空間的な移動パターンを制御する。光メモリ
板２では、光メモリ板１と同様にして、入力情報光を記
憶し、アクセス回路６ｃからの信号によって、光接続板
４に情報光が送られる。このように次段に続く、光接続
板４、光メモリ板５でも同様の処理がなされ、最終的に
処理情報光９となって並列光演算子から出力される。こ
のように、並列光演算子は光メモリ板、光接続板を情報
光が透過する間に演算処理が行なわれるもので、並列光
演算子における光メモリ板と光接続板の組合せは第１図
に限らず、任意の組合せ、枚数を用いることができる。
例えば、第２図のように、第１図の一部分をもって並列
演算子とすることも可能である。
演算子とすることも可能である。
各党メモリ板、光接合板の処理時間（クロック時間）を
Ｔとし、２次元的に配列された電気光学的素子の数をＮ
ＸＮとすると、単位時間当シに処理できる情報Ｐはパイ
プライン的に次式で求められる。
Ｔとし、２次元的に配列された電気光学的素子の数をＮ
ＸＮとすると、単位時間当シに処理できる情報Ｐはパイ
プライン的に次式で求められる。
Ｐ＝Ｎ”／Ｔ （ビット／Ｓ）
ここで、Ｎ＝ １００１ Ｔ＝ Ｉ ｎｓ とすれば、
Ｐ＝１０テラ（１０１３）ビット／Ｓとなシ、従来にな
い高速の処理が可能となる。
Ｐ＝１０テラ（１０１３）ビット／Ｓとなシ、従来にな
い高速の処理が可能となる。
（実施例）
本発明による第１の実施例を第３図に示す。第３図は光
交換機能をもつ本発明による並列光演算子である。光フ
アイバー束１０から時系列情報が送られてきて、並列光
演算子（１２，１３，１４）を経た後に光フアイバー束
１１に送られる。今、光フアイバー束の光ファイバー１
０ｅに注目し、時系列情報人ｙＢｊＣ１Ｄがこの順に送
られてきたとする。光ファイバー１０ｃから出射される
光は回折格子１２によって４分割され、光メモリ板１３
の各メモリ素子Ｃ１ｊＣ１ｊＣｓｊＣ４に同時に入射す
る。光メモリ板１３には、駆動回路１５が接続していて
、光メモリ板１３のメモリ素子Ｃ３ｊＣ２ｊＣ，、Ｃ４
に順番にリセット信号を送り、入力光を記憶する。すな
わち、メモリ素子ＣＩには情報Ａが、Ｃｔには情報Ｂが
、Ｃ８には情報Ｃが、Ｃ４には情報りが記憶される。次
に読出し信号が、メモリ素子にＣ，ｊ Ｃ，Ｉ Ｃ，ｊ
Ｃ１の順に送られたとすると、各メモリ素子はこの順
に発光して、情報はＢνＤ、Ｃｔ人の順に出力される。
交換機能をもつ本発明による並列光演算子である。光フ
アイバー束１０から時系列情報が送られてきて、並列光
演算子（１２，１３，１４）を経た後に光フアイバー束
１１に送られる。今、光フアイバー束の光ファイバー１
０ｅに注目し、時系列情報人ｙＢｊＣ１Ｄがこの順に送
られてきたとする。光ファイバー１０ｃから出射される
光は回折格子１２によって４分割され、光メモリ板１３
の各メモリ素子Ｃ１ｊＣ１ｊＣｓｊＣ４に同時に入射す
る。光メモリ板１３には、駆動回路１５が接続していて
、光メモリ板１３のメモリ素子Ｃ３ｊＣ２ｊＣ，、Ｃ４
に順番にリセット信号を送り、入力光を記憶する。すな
わち、メモリ素子ＣＩには情報Ａが、Ｃｔには情報Ｂが
、Ｃ８には情報Ｃが、Ｃ４には情報りが記憶される。次
に読出し信号が、メモリ素子にＣ，ｊ Ｃ，Ｉ Ｃ，ｊ
Ｃ１の順に送られたとすると、各メモリ素子はこの順
に発光して、情報はＢνＤ、Ｃｔ人の順に出力される。
これらの情報光は円筒レンズ１４で光ファイバー１１Ｃ
の端面に集光され、時系列情報Ｂ、Ｄ＃ＣｔＡとなって
光ファイバー１１ｃを伝播していく。すなわち、入力時
系列信号ＡｐＢｊＣｊＤの順番を交換してＢ、ＣｐＤｐ
Ａの順に並ぶ時系列信号に変えたことになシ、時分割交
換が行なわれたことになる。ここで用いられた、回折格
子１２、円筒レンズ１４はそれぞれ第２図において光接
続板２，４に対応し、光メモリ板１３は光メモリ板３に
対応する。ここで、用いられる光メモリ板は、光双安定
素子を二次元に配列し、それらの光双安定素子を駆動す
る電気的な配線を備えたものであればよい。
の端面に集光され、時系列情報Ｂ、Ｄ＃ＣｔＡとなって
光ファイバー１１ｃを伝播していく。すなわち、入力時
系列信号ＡｐＢｊＣｊＤの順番を交換してＢ、ＣｐＤｐ
Ａの順に並ぶ時系列信号に変えたことになシ、時分割交
換が行なわれたことになる。ここで用いられた、回折格
子１２、円筒レンズ１４はそれぞれ第２図において光接
続板２，４に対応し、光メモリ板１３は光メモリ板３に
対応する。ここで、用いられる光メモリ板は、光双安定
素子を二次元に配列し、それらの光双安定素子を駆動す
る電気的な配線を備えたものであればよい。
本発明による第２の実施例を第４図に示す。第４図は画
像演算機能をもつ、本発明による並列光演算子である。
像演算機能をもつ、本発明による並列光演算子である。
入力画像２０ａと入力画像２０ｂとの演算画像２６が並
列光演算子（２２ｔ２３＃２４）によって得られる。今
、画像２０ａがハーフミラ−２１を透過して光メモリ板
２２に入射したとする。駆動回路２５ａからのリセット
信号で光メモリ板２２は画像２０ａを記憶し、次の読出
し信号で画像２０ａの情報を光接続板２３へ出射する。
列光演算子（２２ｔ２３＃２４）によって得られる。今
、画像２０ａがハーフミラ−２１を透過して光メモリ板
２２に入射したとする。駆動回路２５ａからのリセット
信号で光メモリ板２２は画像２０ａを記憶し、次の読出
し信号で画像２０ａの情報を光接続板２３へ出射する。
この時、光メモリ板２２は非線形な光応答特性によって
、画像２０ａは２値化されている。
、画像２０ａは２値化されている。
光メモリ板２２はさらに、次のリセット信号で画像２０
ｂを記憶する。光接続板２３に入射した画像２０ａの情
報は平行移動を受けて進み、光メモリ板２４に入射し、
記憶される。画像２０ｂは同様にして、光接続板２３で
平行移動を受け、光メモリ板２４に入射する。光メモリ
板２４ではこの時、非線形な光応答特性を利用して、画
像２０ａと画像２０ｂとの減算が行なわれる。この結果
は出力光として取シ出され、演算画像２６が得られる。
ｂを記憶する。光接続板２３に入射した画像２０ａの情
報は平行移動を受けて進み、光メモリ板２４に入射し、
記憶される。画像２０ｂは同様にして、光接続板２３で
平行移動を受け、光メモリ板２４に入射する。光メモリ
板２４ではこの時、非線形な光応答特性を利用して、画
像２０ａと画像２０ｂとの減算が行なわれる。この結果
は出力光として取シ出され、演算画像２６が得られる。
この演算画像２６をモニタしながら光接続板２３の平行
移動量を駆動回路２５ｂによって変えることは可能であ
る。ここで用いる光メモリ板２２．２４は光双安定素子
を二次元に配列し、各素子を電気的に駆動できるもので
あれば良い。また、光接続板は光導波路スイッチを３次
元に構成し、移動量を可変にするようにスイッチを切換
えるものを用いれば良い。
移動量を駆動回路２５ｂによって変えることは可能であ
る。ここで用いる光メモリ板２２．２４は光双安定素子
を二次元に配列し、各素子を電気的に駆動できるもので
あれば良い。また、光接続板は光導波路スイッチを３次
元に構成し、移動量を可変にするようにスイッチを切換
えるものを用いれば良い。
（本発明の効果）
以上、詳細に述べた様に、本発明によれば演算の情報は
常に２次元的情報として光メモリ板に記憶されておυ、
この情報を取り出す時に光の並列処理を損なわないとい
う特徴を有し、従来にない光による高速の並列演算が可
能である。
常に２次元的情報として光メモリ板に記憶されておυ、
この情報を取り出す時に光の並列処理を損なわないとい
う特徴を有し、従来にない光による高速の並列演算が可
能である。
第１図、第２図は本発明の詳細な説明するための図、第
３図、第４図は本発明の実施例を示す図、第５図は従来
例を示す図である。 図において、１ν３ｔ５，１３ｔ２２ｊ２４は光メモリ
板、３，４．２３は光接続板、６，１５゜２５は駆動回
路、１０ν１１は光フアイバー束である。 ７１図 ７１−３図 昏
３図、第４図は本発明の実施例を示す図、第５図は従来
例を示す図である。 図において、１ν３ｔ５，１３ｔ２２ｊ２４は光メモリ
板、３，４．２３は光接続板、６，１５゜２５は駆動回
路、１０ν１１は光フアイバー束である。 ７１図 ７１−３図 昏
Claims (1)
- 光学的あるいは電気的入力により発光特性を変化する電
気光学的素子を２次元状に配列した光メモリ板と２次元
状の入射光を任意の方向に導びき出射する光接続板とを
交互に重ねた構成からなり、前記光メモリ板もしくは光
接続板に２次元的入力情報光を入射せしめ該情報光に２
次元的処理を施こし処理情報光を出射せしめることを特
徴とする並列光演算子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59277480A JPS61179424A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 並列光演算子 |
| US06/814,471 US4779235A (en) | 1984-12-28 | 1985-12-30 | Parallel operation optical processor unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59277480A JPS61179424A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 並列光演算子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61179424A true JPS61179424A (ja) | 1986-08-12 |
Family
ID=17584177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59277480A Pending JPS61179424A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 並列光演算子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4779235A (ja) |
| JP (1) | JPS61179424A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH0821910B2 (ja) * | 1992-03-19 | 1996-03-04 | 日本電気株式会社 | 光メッシュ結合バスインターコネクション |
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| US6373605B1 (en) | 1996-05-02 | 2002-04-16 | Interdigital Technology Corporation | Optical interconnect for high speed processor |
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-
1984
- 1984-12-28 JP JP59277480A patent/JPS61179424A/ja active Pending
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1985
- 1985-12-30 US US06/814,471 patent/US4779235A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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|---|---|
| US4779235A (en) | 1988-10-18 |
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