(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入力部と、１つまたは複数の空間光変調器アレイと、検出器アレイとを含み、
前記空間光変調器アレイのうちの少なくとも１つは、複数のデータ要素および集束要素を組み込み、
前記空間光変調器アレイは、液晶アレイを含み、
前記データ要素および／または前記集束要素は、前記液晶アレイによって表示された画素化パターンを含み、
集束要素を移動させるか、または、前記空間光変調器にわたってビームステアリングパターンを変更するためのビームステアリング機構をさらに含み、
それによって、検出される光出力が、光処理システムの出力部に位置づけられた検出器アレイによって取得される強度パターンの予想される分布および位置に一致する、光処理システム。
【請求項２】
前記ビームステアリングおよび検出機構が回折パターンを利用する、請求項１に記載の光処理システム。
【請求項３】
前記ビームステアリングおよび検出機構がブレーズ回折格子を利用する、請求項２に記載の光処理システム。
【請求項４】
前記ビームステアリング機構は、必要とされる強度分布が検出されるまで、集束要素またはビームステアリングパターンを移動させる、または、変更する、請求項１に記載の光処理システム。
【請求項５】
前記空間光変調器アレイが、高解像度透過型または反射型液晶またはＭＥＭＳアレイであり、
複数の要素が同じ面に配列される、請求項１から４のいずれかに記載の光処理システム。
【請求項６】
前記反射型または透過型画素アレイと向かい合う反射器をさらに含み、
それによって、光路が折り返される、請求項５に記載の光処理システム。
【請求項７】
データ要素および集束要素が、複数の対置するアレイパネル層に配列される、請求項１から６のいずれかに記載の光処理システム。
【請求項８】
集束要素およびデータ要素が、同じ画素アレイに同時にアドレス指定されるように構成される、請求項１から７のいずれかに記載の光処理システム。
【請求項９】
少なくとも１つの透過型液晶パネルの両側に配置された少なくとも２つの反射型液晶パネルを含む、請求項１から８のいずれかに記載の光処理システム。
【請求項１０】
前記空間光変調器は、複数の層を組み込み、
当該光処理システムは、少なくとも２つの層の間に配置された、高次フーリエ成分をブロックおよび／または吸収するための格子をさらに含む、請求項１から９のいずれかに記載の光処理システム。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の光処理システムを含む光相関ベース処理システム。
【請求項１２】
請求項１から１０のいずれかに記載の光処理システムを含む光パターン認識システム。
【請求項１３】
請求項１から１０のいずれかに記載の光処理システムを含む光微分処理システム。
【請求項１４】
請求項１から１０のいずれかに記載の光処理システムを含む光方程式解法システム。
【請求項１５】
請求項１から１０のいずれかに記載の光処理システムを含む、数学演算のための光シス
テム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光処理に関する。本発明のいくつかの実施形態は、光相関ベース処理システム
、光パターン認識システム、光微分処理システム、光方程式解法システム、および数学演
算用光システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の背景および出願人に知られた従来技術
光相関器などのコヒーレント処理システムでは、一般にレーザまたは他のコヒーレント
光源を利用して、１つまたは複数の空間光変調器（ＳＬＭ）デバイスによって位相または
振幅のいずれかが変調される。これらは、一般に、液晶デバイスを組み込むが、マイクロ
ミラー微小電気機械（ＭＥＭＳ）デバイスとすることもできる。光相関器デバイスは、一
般に、ＥＰ１５４６８３８（国際公開第２００４／０２９７４６号）およびＥＰ１４２０
３２２（国際公開第９９／３１５６３号）に説明されているシステムなどの光パターン認
識システムとして使用される。これらの先行技術文献はどちらも参照により組み込まれる
。４ｆ整合フィルタまたは連結変換相関器（ＪＴＣ）システムにおいて、ＳＬＭデバイス
は、通常、入力関数に「整合」されることになる参照関数／パターンのフーリエ変換表示
に基づいて、入力または参照パターン（画像とすることができる）のいずれかおよび／ま
たはフィルタパターンを表す関数でアドレス指定される。
【０００３】
同様の構成を使用する別のコヒーレント自由空間光システムは、ＥＰ２１３７５９０（
国際公開第２００８／１１０７７９号）に説明されている光微分プロセッサである。この
先行技術文献は参照により組み込まれる。これは、特定のフィルタを利用し、入力ＳＬＭ
に表示された入力関数の微分を生成する。光システムは、通常、ＳＬＭ上に表された関数
の光フーリエ変換（ＯＦＴ）を生成するために、レンズまたはカーブミラーなどの１つま
たは複数の集束要素を含む。これは、ＳＬＭが集束要素の前方焦点面に位置づけられた状
態でコリメート光をＳＬＭ上に照明する場合に達成される。次に、カメラまたは後続のＳ
ＬＭのいずれかが位置づけられる集束要素の後方焦点面でＯＦＴが生成される。使用する
ことができる他の集束要素には、一般にゾーンプレートの形態の静的回折光学要素が含ま
れる。
【０００４】
相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサなどのカメラは、一般に、光システムの出
力面に位置づけられて、光相関器システムの場合には、入力関数および参照関数の類似性
および相対的位置合わせを表す局所的相関強度を含むことができる結果として生じる光強
度分布を取得し、光微分システムの場合には、カメラは入力関数の結果として生じる微分
を取得することになる。
【０００５】
そのような光システム、特に、４ｆ整合フィルタタイプの相関器には、高い位置合わせ
許容差（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）の問題があり、入力ＳＬＭの画素は
、フーリエ面に位置づけることができる次のＳＬＭ画素と一致するように空間的に位置合
わせされなければならない。次に、３つの先行技術の特定の実施形態を説明する。
【０００６】
先行技術および本発明の両方に関係するタイプのコヒーレント光システムで使用される
最も普通の関数は、光フーリエ変換（ＯＦＴ）、すなわち、空間または時間分布の周波数
成分への分解である。これは、以下の式で表される純粋な形態の２次元フーリエ変換と類
似している。
【０００７】
【数１】
0006462781.tif 000002
ここで、ｘ，ｙ＝空間／時間変数、ｕ，ｖ＝周波数変数。
【０００８】
ＯＦＴは図１に示された光システムで達成することができ、波長λのコリメートコヒー
レント光（一般に、レーザ光）１は、空間光変調器２（一般に、液晶または電気機械ＭＥ
ＭＳアレイ）によって位相または振幅が変調される。次に、被変調ビームは、焦点距離ｆ
の正の収束レンズ３を通過し、レンズの後側焦点面に集束され、そこにＣＭＯＳアレイ４
などの検出器が位置づけられて、結果として生じるフーリエ変換の強度が取得される。
【０００９】
光処理システムにおいて、ＯＦＴは、電子／ソフトウェアベース高速フーリエ変換（Ｆ
ＦＴ）群のアルゴリズムの直接的な取替えとして利用され、処理時間および分解能に関し
て際立った利点を提供することができる。この処理は、様々な機能の基礎として使用する
ことができる。本出願の主要な関心事の２つの機能は、光相関（パターン認識、比較、ま
たは分析で使用される）および微分計算である。
【００１０】
２つ以上の関数の間の相関は、光システムでは２つの主要な方法で達成することができ
、１つは、以下の式で表される整合フィルタ処理によるものである。
ｒ（ｘ，ｙ）＊ｇ（ｘ，ｙ）＝ＦＴ［Ｒ（ｕ，ｖ）*×Ｇ（ｕ，ｖ）］    （２）
ここで、大文字の関数は小文字の相当する関数のフーリエ変換を表し、「*」は、隣接関
数の複素共役を示し、「＊」は相関関数を表す。
または他の１つは、ＥＰ１５４６８３８（国際公開第２００４／０２９７４６号）に説
明されている１／ｆ  ＪＴＣなどの結合変換相関処理による。
【００１１】
いずれの場合も、相関は、それ自体がフーリエ変換されている２つの関数の積の逆フー
リエ変換として形成される。これは、さらに、ＥＰ２１３７５９０（国際公開第２００８
／１１０７７９号）に説明されているように、以下の関係を利用してスペクトル微分演算
を光学的に実現できる方法の基礎を形成する。
ｇ’（ｘ，ｙ）＝ＦＴ［（ｉ２πｕｖ）nＧ（ｕ，ｖ）］    （３）
ここで、ｇ’（ｘ，ｙ）＝関数ｇ（ｘ，ｙ）のｎ次微分。
【００１２】
図２は、整合フィルタまたは微分処理を実現するために使用することができる「４ｆ」
光システムを示す。図は、波長λのコリメートコヒーレント光５を示し、それは、ＳＬＭ
画素アレイ６によって変調され、次に、レンズ７を透過され、第２のＳＬＭ画素アレイ８
に集束され、第１のＳＬＭに表示された関数のＯＦＴが第２のＳＬＭ８の画素に形成され
る。次に、結果として生じる光行列乗算はレンズ９によって逆フーリエ変換され、その結
果は検出器アレイ１０で取得される。
【００１３】
整合フィルタ処理では、第１のＳＬＭ６の画素によって表示されるパターンは、「入力
シーン」ｇ（ｘ，ｙ）となることになり、第２のＳＬＭ８に表示されるパターンは、参照
関数ｒ（ｘ，ｙ）のフーリエ変換の１つのバージョンを表すことになる。
【００１４】
微分処理では、第２のＳＬＭ８によって表示されるパターンは、式（３）からの複素関
数（ｉ２πｕｖ）nとなることになる。これは、ＥＰ２１３７５９０（国際公開第２００
８／１１０７７９号）に説明されているように、位相パターンと振幅パターンとの組合せ
によって表すことができる。
【００１５】
そのような光システムを物理的に実現する際の認識されている問題は、レンズおよび偏
光子などのような他のシステム構成要素の正確な位置決めとともに、空間光変調器構成要
素に表示された入力パターンとフィルタパターンとの高度な空間的位置合わせ規準である
。これらの許容差は、最新の液晶ＳＬＭの画素サイズが約９ミクロンであるとして数ミク
ロンの程度となることがある。これらの厳しい許容差を緩和して、実際に達成可能であり
、かつ機械騒音、振動、および衝撃、ならびにデバイスおよび環境温度の変動などの要因
に起因する漸進的位置合わせ不良に耐性のある光システムを作り出すために、いくつかの
技法が提案されている。そのような解決策には、システムの全体サイズを減少させること
、ならびに必要とされる個別の構成要素（特許ＥＰ２１３７５９０（国際公開第２００８
／１１０７７９号）の連結変換相関器（ＪＴＣ）実施形態など）の数を減少させることの
両方のために、および正の収束レンズを、カーブミラーや、ゾーンプレートなどの静的回
折格子に取り替えることのために、光路を折り返すことが含まれる。複数のデータ入力パ
ターンを組み込むために空間光変調器アレイの使用を拡大することと、検出器アレイと同
じ後側面にＳＬＭを配置することも提案されている。
【００１６】
図３はそのような折り返し機構を示し、４ｆ−タイプシステムの略図が描かれている。
コリメートコヒーレント光１１は、従来通り、光システムを透過する情報媒体として利用
される。ＳＬＭ１２および参照／フィルタＳＬＭ１４の入力は、今では、検出器アレイ１
６と同じ面にあり、両方のＳＬＭは、今では、反射型デバイス（例えば、平面ミラー上に
装着された画素アレイ）と考えられる。図２のレンズは、今では、焦点距離ｆの回折光学
要素または正のカーブミラーのいずれかとしての２つの反射構成要素１３および１５によ
って取り替えられている。
【００１７】
しかしながら、上述で定義した光処理機能の原理は、偏微分方程式解法などの拡大され
た処理を作り出す潜在性がある。これの一例は、ナビエ・ストークス（ＮＳ）方程式によ
って決定される計算流体力学（ＣＦＤ）の分野にある。計算流体力学は、流体の運動をそ
れに働く力によってどのように決定できるかを説明する。そのような処理を直接数値シミ
ュレーションによって解決するのは、プロセッサ負荷の非常に高い演算であり、高解像度
の例は、世界最強のプロセッサアレイまたはスーパーコンピュータで実行するのに数週間
またはさらに数カ月を要することが知られている。実際、そのような電子プロセッサの基
礎を形成する高速フーリエ変換演算は本質的に並列であり、処理時間対分解能に関して十
分に釣り合っていないので、電子的処理の逐次性は、そのような処理が行うことができる
サイズおよび速度の根本的制限となることはよく知られている問題である。これは、演算
を生み出すために管理されなければならないデータの量に付加される。その上、そのよう
なプロセッサは、非現実的な量の時間にわたってサンプリングされ廃棄されるかまたは分
析されなければならない圧倒的な量のフローデータ（例えば、ギガバイト）を生成する。
【００１８】
ＮＳ方程式の一形態が、以下の式（４）に１次元形態で示される。
【００１９】
【数２】
0006462781.tif 000003
上述の式から気付くことができるように、そのような方程式求解器の構成単位は上述のス
ペクトル微分関数と類似している。したがって、複数の数学関数を組み込むことによって
上述の光システムの機能性を拡大することができる場合、処理速度、分解能向上、データ
管理、およびさらに電力消費に関して一段階変わる利点を提供する可能性がある。その上
、光相関ベース処理は、さらに、求解器システムによって生成される現在圧倒的な量のデ
ータを分析する手段を提供することができる。
【００２０】
しかしながら、そのような光システムを実際に実現するのは、上述のような物理的な構
成要素の位置合わせおよび許容差に起因して非現実的である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、以下の問題のうちの少なくともいくつかに対処しようと努める。
・先行技術の構成の回転および平行移動における厳しい許容差という制限、
・光学要素の位置合わせ問題、
・環境条件の変化に応じる際のシステムの硬直性、
・過度に複雑で大きすぎる先行技術の構成、
・大きい処理タスクの取り扱いに関する実際面での無能力、
・光クロストークから生じる問題、
・極めて制限的な空間的位置合わせ規準、
・機械騒音、振動、および衝撃、ならびにデバイスおよび環境温度の変動などの要因に
起因する漸進的位置合わせ不良に対する脆弱性。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
最初の概略的な独立した態様において、本発明は、光入力部と、１つまたは複数の空間
光変調器アレイと、検出器アレイとを含み、前記空間光変調器アレイのうちの少なくとも
１つが複数のデータ要素および集束要素を組み込み、前記データ要素および／または前記
集束要素が多自由度を有する、光処理システムを提供する。これは、その光処理システム
によって、要素の有利な構成および再構成が可能となり、上述で概説した欠点を克服する
ので、特に有利である。特に、その光処理システムによって、最初の使用の前および使用
中に、要素の有利な位置合わせが可能となり、その結果、光処理システムは、デバイスの
温度またはデバイスを囲む温度などの環境条件の変化に適合することができる。その上、
位置合わせの改善を行うことによって厳しい許容差を守ることができ、それにより、複雑
で、コンパクトで、小規模の光処理システムを構成して、現実的な解決策を複雑な処理問
題に与えることができる。
【００２３】
従属の態様において、光処理システムを自由空間回折光処理に利用して、高度の空間的
位置合わせを達成することができる。このシステムは、各々が好ましくは多自由度を有す
る複数の光学および電気光学要素を組み込むことができる。
【００２４】
従属の態様において、前記空間光変調器アレイは液晶アレイを含み、前記集束要素は前
記液晶アレイによって表示された画素化パターンを含む。この構成は、上述の先行技術で
利用されている種類のレンズを利用しなければならないことを避ける点で特に有利である
。
【００２５】
さらなる従属の態様において、空間光変調器アレイはＭＥＭＳ画素アレイを含み、前記
集束要素は、前記ＭＥＭＳ画素アレイによって表示された振幅パターンを含む。この構成
は、複雑な処理関数を解くことに対する現実的な解をもたらすために、位置合わせの利点
を達成するための代替構造を提供する点で特に有利であり、それは、さらに、先行技術の
従来のレンズ機構に関連する欠点を取り除く。
【００２６】
さらなる従属の態様において、前記集束要素はゾーンプレートを含む。この構成は、こ
れらのゾーンプレートが、データ要素を組み込む空間光変調器アレイと一体である実施形
態において、特に有利である。
【００２７】
さらなる従属の態様において、このシステムは、集束要素を移動させるかまたは空間光
変調器にわたってビームステアリングパターンを変更するためのビームステアリング機構
をさらに含み、それによって、検出される光出力は、光システムの出力部に位置づけられ
た検出器アレイによって取得される強度パターンの予想される分布および位置に一致する
。これは、位置合わせの誤りを補正する点で特に有利である。これにより、特に、光処理
システムは使用中の環境条件の変化に応じることができるようになる。
【００２８】
さらなる従属の態様において、検出器アレイは、カメラまたは光検出器アレイの一部と
することができる。
【００２９】
従属の態様において、ビームステアリングおよび検出機構は回折パターンを利用する。
さらなる従属の態様において、前記ビームステアリングおよび検出機構はブレーズ回折格
子を利用する。
【００３０】
さらなる従属の態様において、このシステムは、必要とされる強度分布が検出されるま
で集束要素またはビームステアリングパターンを移動させるかまたは変更するためのソフ
トウェアアルゴリズムをさらに含む。この構成は、いくつかの実施形態において、複雑な
関数の効率的で正しい解法を提供するために、自動位置合わせまたは自己位置合わせ可能
なシステムを提供する点で特に有利である。
【００３１】
さらなる従属の態様において、前記空間光変調器アレイは、高解像度透過型または反射
型液晶またはＭＥＭＳアレイであり、複数の要素が同じ面に配列される。好ましい実施形
態では、個別のアレイをタイリングすることによって、または、１つの非常に高い解像度
のアレイを使用することによって、複数の光構成要素が同じ面に配列される。この構成は
、自由空間回折光システムとの関連でシステムを実装する場合に特に有利である。特に、
それは、有利で、コンパクトで、信頼できる演算を可能にする。
【００３２】
さらなる従属の態様において、システムは、前記反射型または透過型画素アレイと向か
い合う反射器をさらに含み、それによって、光路は折り返される。この構成は、回折光処
理システムとの関連で実装される場合に特に有利である。好ましくは、集束およびビーム
ステアリングパターンならびにデータアレイは、単一アレイパネルに配列され、光路は１
つまたは複数のミラーによって折り返される。
【００３３】
さらなる従属の態様において、このシステムは、単段行列フィールド演算、多段行列フ
ィールド演算、およびフーリエ変換演算のうちの少なくとも１つを可能にする回折光処理
を実装するように構成することができ、数値データは位相または振幅アレイによって１つ
または複数の液晶またはＭＥＭＳ画素アレイに入力される。
【００３４】
さらなる従属の態様において、データ要素および集束要素は、複数の対置するアレイパ
ネル層に配列される。これは、複雑な関数を解決する能力を提供する。
【００３５】
さらなる従属の態様において、集束要素およびデータ要素は、同じ画素アレイに同時に
アドレス指定されるように構成される。これにより、有利な再構成が可能になり、位置合
わせ問題が動的に解決されることになる。
【００３６】
さらなる従属の態様において、少なくとも２つの反射型液晶パネルが、少なくとも１つ
の透過型液晶パネルの両側に配置される。
【００３７】
さらなる従属の態様において、空間光変調器は複数の層を組み込み、前記システムは、
高次フーリエ成分を阻止および／または吸収するために少なくとも２つの層の間に配置さ
れた格子をさらに含む。これは、光クロストーク雑音を最小にするかまたは実質的に無く
すための仕組みを提供する。
【００３８】
さらなる従属の態様において、複数の集束、ステアリング、およびデータアレイパター
ンの表示の電子同期は、それらを同じ画素アレイに同時にアドレス指定することによって
最適化することができる。さらなる従属の態様において、構成を自動調節する手段は、較
正と、例えば温度変動および機械的衝撃による変位に起因することがある雑音異状および
集束誤りの補正とを可能にする。
【００３９】
さらなる従属の態様において、光システムは、使用されている回折パターンの配列、位
置、およびタイプを変化させることによって動的な再構成を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】出願人自身の先行技術に由来する光路図である。
【図２】出願人自身の先行技術に由来する光路図である。
【図３】出願人自身の先行技術に由来する光路図である。
【図４】既知の種類のゾーンプレートを示す図である。
【図５】単一の高解像度画素アレイを利用することによって実現される４ｆ微分処理を示す図である。
【図６】本発明のさらなる実施形態による光処理システムの斜視図である。
【図７】本発明のさらなる実施形態の斜視図である。
【図８】データ要素および集束要素が並んで示される本発明のさらなる実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図５は、上述の微分処理を本発明により実現できる方法の一実施形態を示す。高解像度
画素アレイ１７は数百万画素を含む。このアレイ内に入力シーンｇ（ｘ，ｙ）１８、第１
の集束要素１９、フィルタアレイｒ（ｘ，ｙ）２０、第２の集束要素２１、および検出器
アレイ２２が配列される。集束要素１９および２１の各々は図４に示した種類のゾーンプ
レートとすることができる。画素アレイ１７は、好ましくは、反射型であり、平面ミラー
に装着することができる。アレイ１７に対置して、アレイからｆ／２の距離を離して配置
された別の平面ミラーを設けることができ、その結果、集束要素と、アレイ上に表された
数値データとの間を光ビームが移動する距離は、集束要素１９および２１の実効焦点距離
ｆと一致することになる。そのとき、コヒーレント光は行ったり来たり反射されることに
なり、その結果、データ段および集束段の各々が連続する光路を形成し、それにより、検
出器２２に入射する出力分布がもたらされることになる。
【００４２】
この方法を利用することによって、光システムの構成要素（最初に位置するＳＬＭアレ
イ層を除いて）の集束作用および位置づけが、今では、ソフトウェア処理になるので、高
い位置合わせ許容差の問題が緩和される。回転許容差は、データアレイを同じ物理的格子
に位置づけることよって最小にされる。
【００４３】
空間／平行移動位置合わせは、ソフトウェア管理アルゴリズムを使用し、画素アレイ上
で数値データの位置を移動させること、および、ゾーンプレートパターンの変更を介して
焦点を変えることを組み合わせることによって、検出器アレイ上で目標光出力を生成する
ことによって達成される。その上、位相ランプまたは他のそのようなパターンなどのビー
ムステアリングパターンを使用して、必要とされる光路に応じてビームの進路を制御（st
eer）することができる。
【００４４】
図６は、光システムの静的集束要素を液晶（または他の）ＳＬＭに表示されたゾーンプ
レート２３などのゾーンプレートと取り替えることによって、複数の集束要素、入力関数
、参照／微分フィルタを表示するように設定できるパネル２４および２５などの対置する
高解像度反射型液晶パネルを使用して、多機能コヒーレント光システムを実現できる方法
を示す。パネル２６などの複数の透過型液晶パネルを対置する反射型液晶パネル間に挿入
して、さらなる光機能要素を付加することができる。
【００４５】
この実施形態により、回転および平行移動許容差は、同じ液晶パネルを使用して後続の
集束またはデータ関数を表示することによって、対処することができる。そのようなシス
テムは、動的で再プログラム可能であると同時に、非常にコンパクトであり、サイズおよ
び質量が小さい。非常に高い解像度の液晶パネルを使用することによって、結果として得
られる光システムは、大きい偏微分方程式、例えば、計算流体力学の基礎であるナビエ・
ストークス方程式を解くことなどの極めて大きい処理タスクを行うことができる可能性が
ある。
【００４６】
図６は、１つの単一透過型液晶パネル２６を伴う２つの対置する反射型液晶パネル２４
，２５の機構を示す。さらに、コリメートレーザビーム２７と、集束要素およびデータ要
素によるビームの最初のいくつかの相互作用が示されている。カメラデバイスは示されて
いないが、光システムの端部が位置づけられるところならどこへでも位置づけられること
になる。さらに、複数のレーザビームを利用して、システムを通る複数の光路を生成する
ことができる。
【００４７】
システムのフーリエ面分布に由来する高次からのシステムの光クロストークを防止する
ために、ビームを切り取らないように、ハニカムスタイルの格子を、光トラップとして機
能するよう、液晶パネル間に挿入することができる。
【００４８】
図７は、複数の高解像度画素アレイを利用することにより、さらなる関数を光路に付加
ことによって、４ｆ光システムを拡大させることができる方法を示す。簡単にするために
、図は光ビームの部分的な移動しか示していない。複数の光源からの複数の光ビームが、
さらに、必要に応じてシステムによって使用され組み合わされうる。最終の検出器アレイ
または複数のアレイ（図示せず）が、システムの出力部に位置づけられる。
【００４９】
特許請求する構成の位置合わせおよび安定性の特徴に加えて、データアレイおよび光学
要素がすべて動的にアドレス指定可能であるので、この方法により、光路および機能性を
変更することもできる。それゆえに、同じハードウェア構成要素を使用して複数の光シス
テムを実現することができ、再構成可能で動的な機構を作り出す。これは、ＰＤＥタイプ
求解器システムで特に有用であり、いかなる物理的再位置合わせまたは調節の必要もなし
に、フローデータが発生され、電子的形態で一時的に記憶され、次に、同じハードウェア
を使用して分析され、光パターン認識システムとして再構成されうる。
【００５０】
システムに生成される複数のフーリエ面に存在することになる高次フーリエ成分を扱う
際に、１つのさらなる考慮事項がある。高次フーリエ成分は、前後のビーム段の他の部分
の上に重なるので、光クロストーク雑音を生成することがある。これに対処するために、
ハニカムスタイルの格子を画素層間に配置して、これらの高次成分をブロックし吸収する
ことができる。
【００５１】
上述の実施形態は、ＰＤＥタイプ方程式および光パターン認識を解くことのみならず、
より一般的な数学演算、特に行列乗算にも関係することができる。加算などの他の数学演
算は、光路を通って各状態で組み合わされる複数のビームを使用して達成することができ
る。
【００５２】
図８は、図６で説明した同じシステムが、アドレス指定されている情報を変化させるこ
とによって、異なる光処理に動的に再構成されうる方法を示す。ＥＰ１５４６８３８に説
明されている１／ｆ連結変換相関器として使用することができる単一フーリエ変換段が示
されている。ここで、反射型ＳＬＭ画素アレイ層２８は、比較のために、入力および参照
関数から構成される入力シーン２９を表示する。再び、ＳＬＭアレイからｆ／２の距離に
位置づけられた、ＳＬＭアレイと向き合う平面ミラーは示されていない。コリメートレー
ザ光（前に説明した同じゾーンプレートおよびビームステアリング法を使用してコリメー
トおよび傾けることができる）が入力シーン２９を照明し、反対側の平面ミラーに反射さ
れる。次に、これは反射されて、ゾーンプレート３０（実効焦点距離ｆの）を照明し、次
に、ゾーンプレート３０はビームを検出器アレイ３１に集束させる。取得された強度パタ
ーンは、結合パワースペクトルとして知られている入力シーンのフーリエ変換の強度分布
を表す。１／ｆ  ＪＴＣ演算では、これは次に電子的に閾値比較／処理され、その結果を
第２のフーリエ変換にかけて、相関面を生成する。この第２のフーリエ変換は、入力シー
ンを処理済み結合パワースペクトルに取り替えることによって、ここで説明した同じシス
テムレイアウトを使用することができる。
【図１】
0006462781.tif 000004
【図２】
0006462781.tif 000005
【図３】
0006462781.tif 000006
【図４】
0006462781.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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