JP2001520768A

JP2001520768A - パターン認識演算およびその実行方法

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Publication number: JP2001520768A
Application number: JP51930896A
Authority: JP
Inventors: ヘイト・ジョン・エヌ
Original assignee: サイバーダインコンピューターコーポレーション
Priority date: 1994-12-16
Filing date: 1995-12-14
Publication date: 2001-10-30
Also published as: WO1996018965A1; CA2207925A1; EP0812443A1; AP9701025A0; US6265707B1; MX9704464A; AP845A; AU4522396A; EP0812443A4; BR9510024A; CN1174616A; AU701008B2

Abstract

(57)【要約】パターン認識の演算は、波動または他のエネルギーの型を用いることで達成されることができる。量子化された情報(10,11,12,13)をともなって変調された波動エネルギーの入力パターンを用いる、パターン認識の演算において、パターンからのエネルギーは干渉を基礎とした動的像(31,31A)を生成するために結びつく。動的像の成分部分は、理論および他の演算処理の出力とを生成するために分離され、組み換えられる。パターン認識の演算のための配列された光学装置の組を生成するために、もしそれらが生成される装置の理論原則に従う、組み合わせられた出力波形に対する明確な手段において、与える（または与えるために部分修正されることができる）ならば、動的像の大きさで分けられた画素の像成分での波形は、組み合わせられた出力に与えるものとなるよう選択される。入力パターンの特徴における反復変化は、配列された光学装置を最適化するために用いられる。パターン認識演算は、特別な干渉および多重送信された周波数理論とに用いられることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】パターン認識演算およびその実行方法技術分野本発明は、パターン認識演算および干渉を基礎とした光学コンピューターとに関する。背景技術本発明における基礎となった先行技術は、干渉を基礎としたコンピューターの基本原理を教示する米国特許出願第5,093,802号である。この特許において、コンピューターの発生させた（合成した）ホログラムは、請求されたコンピューター機能を生み出すための手段として開示される。その過程が非光子的エネルギー形式を用いて作用するものであっても、干渉を基礎とした演算を用いる発明品は「光子的トランジスター」と呼ばれることになる。１９９４年２月発行のComputer Applications Journalは、二入力光子的トランジスターに応用するような従来のコンピューターホログラム生成の基本原理を説明する、志願者による論文を掲載した。干渉を基礎としたコンピューターにおける従来の資料には、本発明の利用する、いくつかの基本的過程が欠如している。１、パターン認識像（縞）成分分離器のコンピューター生成。２、多重の変調された情報入力パターンの同時認識。３、動的像からの複雑なパターン組合せの分離。４、コンピュータ理論を作り出すためのパターン認識の使用。５、パターン認識における特別干渉（出願第08/357,460号より）の使用。６、パターン認識における周波数同時多重送信理論効果（出願第08/357,460号および出願第08/454,070号より）の使用。７、単なる不透明、透明またはコンピューターの発生させた通常のホログラムを作り上げる個々の画素の位相シフト能力を越える、光学構成因子の全作用範囲の配列の使用。パターン認識における演算しない応用は、研究室における写真撮影およびホログラフィーの技術により一般的に作り出される。このような方法は、タイプしたページから静的なアルファベットの文字を認識するためによく作用する一方、機能効果理論、デジタル演算または信号処理における使用に最適というわけではない。デジタル演算におけるパターン認識の使用は、基礎的な理論装置でさえ作るためにパターンを解明するエネルギーをともなって独立して変調される、少なくとも２つの異なるパターンが必要となる。２パターンからのエネルギーは、理論作用の結果として、頻繁に変化する動的像を形成するために組合せされなければならない。加えて、作られる特殊な装置にとっての理論の役割との調和における方法において、出力の一因となる動的像の成分部分に基づく出力エネルギーから除去するために、像成分分離器がなくてはならない。本発明は、これら必要物を与えることにより従来の方法より勝るものである。本発明の教示によれば、よく作用する可能性のあるパターンを単に推測すること、およびさらに試行錯誤によって理論装置の作用を作り出すこととにより基礎的な論理装置を作ることができる。出力信号レベルと波形とを最適化するためには、しかしながら、特に装置が多数の入力を利用し複雑な演算の作用を奏する場合において最もよく作用するパターンの形状を正確に決定するための方法が必要とされる。本発明は、これらが干渉を基礎とした演算に適用するような、波面、光および機構とのパターン認識の演算方法と、与えられた入力変調の配列から最適な出力波形を与えるために入力パターンを最適化する方法との両方を教示する。発明の詳細な説明本発明は、なされるパターン認識演算、コンピューター理論、信号処理および関連した効果との方法である。発明の手段に用いられるコンピューターの作り出した光学装置の演算方法をも含む。波動エネルギーの多重の変調された情報入力パターンを用いている、パターン認識演算を作り出す基本的な方法は、以下を含む。 a)変調段の第１の組を生じさせる、量子化された情報とともに変調された、第１のパターンを有している、前記少なくとも１つの波長の第１の入力波面の生成と、 b)変調段の少なくとも１つの他の組を生じさせるある、量子化された情報とともに変調された、少なくとも１つの他のパターンを有している、少なくとも１つの波長の少なくとも１つの他の入力波面の生成と、 c)成分部分を有している少なくとも１つの動的像を作り出すための、前記第１の入力波面および他の入力波面との組合せと、 d)少なくとも１つの出力を生み出すための前記量子化された情報および演算効果との関係を有する、前記成分部分のサブセットからのエネルギーの分離。これにより、パターン認識演算の方法を与えるものである。音波と動粒子の波とを含む波面の必要とされる組合せを作り出す能力のある波動エネルギーと、電磁エネルギーとは本発明において用いいることができる。しかしながら、明瞭な理解を与えるために、光学用語がこの詳細な説明において用いられる。「変調段の組」における「量子化された情報」を有している波は、電子工学におけるアナログ信号の模擬実験をするために用いられる、ステップ段方法(stair -step method)に類似の、離れたレベルでの変調された振幅およびあるいは変調された位相である、波である。にもかかわらず、ステップの連続は稀であるよりもむしろ、量子化された情報は予め決められたレベルで存在する。「デジタル」の語が適用される。「デジタル」は一般的に「バイナリー」を意味するものとなっているが、２つのレベルより多い本発明においては、変調段の組を作り上げるために用いることができる。本発明における入力信号の量子化は、バイナリーコード(binary code)におけるデジタル電子信号に類似の効果を有する。送信される情報は音の変化で失われないので、音の効果は減少または除去されることができる。入力情報の量子化は、それぞれ独立して変調された入力のための変調段の組を生み出す。入力状態の離れた組合せそれぞれが、動的像を作り上げる像の組の部分である、エネルギー分配を有している干渉像を生み出す。ミクロスケールにおいて、一方の離れた入力レベルからもう一方への最小エネルギーの違いは、非光子波と同等のものに加えて、電磁波で通例述べられるような１量子である。したがって、本発明の正確に構成された装置は、このように精密に分けられたレベルを識別することができる。しかしながら、この文章中における「量子化」の語の使用は、多重量子レベルの違いを同様に含むことを除いて、単一量子の増加に対して制限される。本発明の装置が変調されたアナログ信号を用いて作用する場合、入力がある離れたレベルから次へ行き、ある離れた出力の組合せから次のものへ行ってしまうことを作り出す。この過程は、装置を作り出すとき演算が難しくなるが、作用している装置においてしばしば非常に有用となる。結果として、入力情報の量子化は、アナログ波形の模擬実験をすることができる別々の入力の範囲を越える、最適化された出力波形を与えるために、パターンおよび光学装置との最適化する目的で本発明の演算方法を考慮する。たとえ分解が量子レベルで演算されなければならないとしても、この最適化は本発明によって達成できる。物理法則は、いかなる場合においても、いかなる精密な分解においても送られるために、アナログ情報を考慮しない。上記ステップa)およびb)は、それぞれのパターンが入力変調状態の組を与えるために解明および変調とがされる、多重パターン入力を与える。入力波面がステップc)において組み合わされる場合、変調状態の組合せそれぞれは異なる干渉像を作り出す。入力変調状態の様々な組合せによる結果である干渉像の組（干渉が生じたという目に見える徴候のない調和するエネルギーを有する像を含む）は、動的像である。入力が変調されると、一方の特別な干渉像からもう一方へ変化するので、「動的」像となる。このように、演算がある入力から次へと続くので、動的像はある干渉像から次へと変化する。映画のフィルムのフレームのように、それぞれのフレームは、それらが一緒になって完全な動いている写真を作り上げることを除いて、異なる像である。ステップd)は、複雑な動的像からの結果である理論または演算の、引用したものである。動的像によりうめられた全領域は、入力波面が組合せられると生ずる建設的干渉および相殺的干渉とによる成分部分に分けられる。これらの成分部分の大きさは、入力パターンの形状および入力波面を組み合わせるために用いられる光とにより決定される。演算と作図とのそれぞれに対して、それぞれの成分部分が１つもしくはそれ以上の画素で作り上げられるので、動的像領域はより小さな部分に分けることができる。しかしながら、たとえ特殊な成分部分が大きさ内で１つだけの画素であっても、パターン認識演算を作用させる成分部分において変化するエネルギーレベルである。入力情報は変化するので、だから動的像内のエネルギー分配がなされる。結果として、それぞれの成分部分およびそれぞれの画素とは、エネルギーレベル（位相および振幅）が変化する。おのおのをとると、画素それぞれは、入力が状態から状態へ変化するようなときずっと特殊な波形を作り出し、出力として用いられてもよい。入力変調状態の特殊な連続が続くので、非常に様々な波形は、動的像内の多数の画素場所から利用できる。特殊な理論または他の信号処理の装置（すなわちコンピューター作用を奏する装置である）の設計をするために、１つもしくはそれ以上の画素が、望まれたコンピューター作用に一致する出力波形を作り出すように選ばれる。もし１つ以上の画素が選ばれたならば、多数の画素からのエネルギーが最初に動的像から分離され、次に望まれた波形の出力を与えるために一緒に組み合わされる。たくさんの画素または成分部分が同一もしくはほとんど同じ波形を作り出す場合、これらは像成分のサブセットを構成する。このようなサブセットからのエネルギーが出力にするために分離される場合、出力のようにその共通の特徴的な波形は、高振幅を有する。いくつかの演算作用の役割に従う入力波形に対応する、波形を作り出すように、サブセットが選ばれる場合、本発明はパターン認識によるコンピューター理論が作用する。結果である出力状態に加えて、入力状態の組合せそれぞれは、なされた演算効果を明示する。結果として、入力の時間変化は、連続パターン認識による信号処理の波形を作り出す。本来は、連続情報の多重直線が入力に与えられる。この情報は３つの重要なステップにおいて処理される。連続直線それぞれは、それに銘記されたパターンを有する。エネルギーおよび次にそれを運ぶ情報とは、動的像に平行に組み合わされる。平行な信号の処理およびよって情報処理とは、動的像を作り出す物理法則、および出力を生み出すために動的像内の選ばれた画素場所からのエネルギーの分離の第３のステップ、とのため生ずる。このように、平行に処理された多重の連続入力の直線は、１つもしくはそれ以上の連続直線の出力を作り出す。過程におけるパターンの導入は、先行技術を越える基本的な改良である。第１に、通常の干渉生成方法によって作り出されるよりも、より様々な画素の波形を有している動的像の生成を可能にするからである。第２に、パターンは入力情報の部分としてなるよりむしろ演算をする装置の一部であるので、像成分分離器は、干渉像の特殊な組に順応させることができる。すなわち特殊なエネルギーの分配は動的像の生成されるパターンにおいて生ずる。第３に、用いられる入力パターンは設計の過程のあいだ変化でき、それだから配列された光学装置の最も効果的な組は演算を通して見つけられる。第４に、パターン、入力においてそれらを銘記する光学装置、動的像、および像成分分離器とは、効果的に作用する構成単位として作用するために、言い換えれば、いわば、演算の効果を奏するために、一緒に全て配列される。特殊な演算効果の波形に適合するので選ばれる、画素のサブセットに関係したものは、位相変化を有するかもしれないまたはその逆の場合を除いて、同一の振幅変化を有するかもしれない、補足の波形を作り出す、他のサブセットである。大きさによって分けられた画素または光学構成因子の大きさによって分けられた成分部分が、像成分分離器内の適した場所に導かれる場合、これら補足の波形の１つもしくはそれ以上は、より強力なまたは変調された出力波形を与えるために組み合わせられる。多重の補足的なサブセットは多重の出力に結びつかせることもできる。多重のサブセットからのエネルギーのこの第２の組合せの最終的な結果は、入力状態の与えられた群からの、多数の様々な可能な出力波形の生成である。これは本発明をより多才なものとさせる。現代の光学技術は、従来のホログラムの、単なる透明、不透明および位相変化構成因子とよりも像成分分離器それぞれにおいて、光学構成因子のより幅広い使用をも考慮する。本発明は、レンズ、鏡、カラーフィルターあるいは像成分分離器を作り上げる光学構成因子の配列における他の光学構成因子を使用することもできる。実際、光学構成因子のこのような配列は、パターン入力の場所でもちいることもでき、それゆえ特殊な仕事のための多数の光学配列に適合できる。本発明は、多数の複雑な理論作用を同時に奏すことのできる能力を有する。これらは、アドレス解読、かけ算、割り算、足し算、引き算、および非常に多数の他の演算作用としてのこのような作用を含む。その作用は、表を捜し出す効果(a table look-up function)に似ている。入力の組合せそれぞれはアドレスの形式である。アドレスそれぞれは動的像の部分として特別な干渉像を作り出す。像成分分離器は、１つもしくはそれ以上の出力を作り出し、その次に選ばれたアドレスで見出される情報を表すような、成分のサブセットを選ぶことにより作られる。入力「アドレス」が演算されたデータを表すので、出力は像成分分離器において「見つけ出され」ている演算の結果を表す。もう１つの実施例は、多数の出力が、入力の与えられた組のためのその固有の出力波形を有するそれぞれを作り出すものである。もし８つのそれぞれの出力が用いられるならば、作用を見つけだす表は１つの出力バイトを作り出す。さらに、いくつかの出力は、要求された長さ、像または情報を運ぶ類似のエネルギーの他の形状の、類似の言語を形成するために用いることができる。もし出力の群が画素像を形成するならば、本発明は一連の像を見つけだす表に使うことができる。その結果として、本発明は、ＣＤＲＯＭ主制御装置を有するようなものに書かれるよりもむしろ、像成分分離器および入力パターンの群とを含む、配列された光学装置で演算できる読みのみのメモリーとして情報を蓄えるために、非常に有用である。次のステップは、電子コンピューター、出し入れ可能なＣＤＲＯＭまたは光学「ハードドライブ」におけるチップのような演算システムにおいて取り除かれ入れ換えられることのできる、モジュールの構成単位においてまとめられた、配列された光学装置を作成することである。単に単一の像成分分離器またはパターンの組よりもむしろ配列された光学装置全部をまとめることの理由は、関係した光学装置のコンピューター生成および最適化とのための過程を説明する下記論述において、より明瞭になるであろう。入力パターンの組および像成分分離器とが一組としてそれらを演算および部分修正することにより、群となるのに対し、作り出された入力パターンおよび出力信号とを解明する入力信号は容易に規格化できる。多重送信された周波数の作用は、上記４番目の基本的な方法の組に、以下の部分修正をしているステップを添加することで達成できる。独立した前記演算の相互作用を有している量子化された情報とともに独立して変調される前記多数の波長のそれぞれである、多数の波長を含む前記少なくとも１つの波長、それによって、送信された周波数のパターン認識の演算の方法を提供できる。異なる周波数の干渉像は、それらの間でクロストークすることなしに動的像内で存在できる。本発明は、単一の配列された光学装置の組を用いる多重演算の作用の同時および類似の作用を容認するために、この物理的特性の利点をとる。さらなる情報は、下記出願第08/357,460号および第08/454,070号からの引用において明示される。出力は、以下のような基本的な方法のさらなる修正により、変化する振幅および変化する位相との両方の波形を含むものを作り出せる。前記パターンの組の異なる組が活性化される場合に位相において変化するエネルギーを前記成分部分の前記サブセットが有するとき、前記成分部分の前記サブセットからのエネルギーの変化している位相を分離すること、それによって、変調された位相のエネルギーを有している前記少なくとも１つの出力を提供できる。量子化された情報を有する入力の１つもしくはそれ以上の変調している位相は、ちょうど振幅変調あるいは周波数変調するように、異なる動的像を作り出す。異なる動的像を有していることは、同一波形の出力を作り出すために異なる像成分分離器を必要とする。しかしながら、ほとんどの動的像は、入力のために選ばれた変調型に関係しない位相の変化を含む、成分部分を有する。これらの領域はあまりにも用いることができるので、位相変化を有する出力を作り出すことができない。上記基本的な方法のさらなる修正において、出願08/357,460号の引用において以下でより詳細に説明される、特別な干渉を用いるように出力を生成できる。その修正ステップは、前記パターンの組の異なる組が活性化される場合、前記成分部分のサブセットからの特別な干渉の主義に従って変化するエネルギーの分離、それによって、特別な干渉を用いるパターン認識演算の方法を提供する。非光学的エネルギーの形状が用いられる場合、変調されたパターンからの信号は、用いられるエネルギーの形状に適する手段により分離される、動的な組合せを作り出す。例えば、もし入力が電子のパターンであるならば、「光学構成因子」が動的な組合せから出力信号を分離するために用いられることはできないと言うことを明確なものとする。もしパターンが自由な場所またはいくつかの他の手段において組み合わされているならば、電子的および磁気的な場は要求された分離を達成するために用いられる。加えて、音的パターンは動的な組合せからエネルギーを分離するための音的手段を必要とする。また、配列された光学装置は配列された組み合わせているパターンの手段および動的な組合せの分離の手段とになる。だから、たとえこの説明の本文が上記されたように光学用語を用いるとしても、本発明において含まれる非光学的手段のような形態を与えられる。一般的に、光学的または非光学的な方法が用いられようとなかろうと、パターン認識の演算は、変調されたパターンの動的な認識によって達成される。ゆえに、動的パターン認識のコンピューターは以下のものを含む。第１の変調されたパターンを入力する能力のある第１の入力と、少なくとも他の変調されたパターンを入力するための少なくとも１つの他の入力と、少なくとも１つの出力手段と、離れた出力を生じさせる、前記第１のおよび少なくとも１つの他の変調されたパターンとの変調組合せのそれぞれのような、前記少なくとも１つの出力手段で出力信号を与えるために、前記少なくとも１つのおよび前記少なくとも１つの他の変調されたパターンとの組合せるための、手段の組合せ、それによって、動的パターン認識のコンピューターを提供する。配列された光学装置の演算４つの基礎的なものは、動的像内でエネルギーの配分に作用する。それらは、入力パターンの形状およびあるいは構成、入力パターンの変調状態、動的像を作るために波面を組み合わせることを用いた光学装置、および出力を形成するために待ちいられる分離光学装置とである。最適化された実施例の作用を生み出すために、本発明は、動的像の複雑なものを演算すること、および特殊な実施例において含まれる配列された光学装置を作り出すこととができる、演算の特別な方法を考慮に入れている。例えば、ある実施例は、四角の形状においてパターンを有するもの、円の形状においてのもの、および星の形状においてのものとの、３つの入力を有してもよい。星のパターンがオンで他の２つがオフである場合、単一の干渉像は動的像の場所で現れるだろう。円と四角とのパターンがオンであるが星はオフである場合、異なる干渉像が動的像の場所で現れるだろう。動的像は画素に分割でき、それゆえ星のパターンがオンである場合、および別の、円と四角との両方がオンである場合に、画素の一組は活性化されるだろう。これらのように、サブセットは、星がオンであるときはいつでも活性化されないが、円と四角との両方ともがオンである場合のみ活性化されるであろう。もし像成分分離器が、透明または不透明な画素の配列を作り上げられるならば、画素の１つのサブセットは、他の画素からのエネルギーが妨げられるのに対して出力中にエネルギーを通すために用いられることができる。星はオフであるが円と四角とがオンで場合にオンであるそれらの画素のみからのエネルギーを分離する状態で、解読する理論効果がしめ、それゆえ円と四角とに対する入力がオンで星に対する入力がオフである場合のみ、出力はオンとなる。このような大きさで分けられた画素の領域のサブセットは、入力の変調組合せのための出力を作り出すために選ばれることができる。しかし、星は星になるのだろうか。おそらく、ｑの文字のようにまたはヘラジカの頭のように形造されるだろう。このようなパターンはおそらく最適な演算の波形を形成しないだろう。どのように配列された光学装置の組が組織されるために必要とされるかを決定することにおける第１の過程は、入力の変調状態の全ての組合せのための動的像内のエネルギー配分を演算することである。動的像内の個々の干渉像を演算する方法は以下のステップを含む。 a)変調状態の第１の組を作り出す量子化された情報を有する、変調された第１のパターンを有している第１の入力の波面を表す、第１の入力モデルの形成と、 b)変調状態の少なくとも１つの他の組を作り出す量子化された情報を有する、変調された少なくとも１つの他のパターンを有している少なくとも１つの他の入力波面を表す、少なくとも１つの他の入力モデルの形成と、 c)変調状態の前記組の組合せのための前記動的像の位置で、前記第１の入力の波面および前記少なくとも１つの他の波面との組合せからの結果である、エネルギーの配分を演算することにより少なくとも１つの動的像の像成分を表す、動的像のモデルの形成と、それによって、多重の変調された入力パターンからのエネルギーの組合せの結果である、前記動的像内のエネルギーの配分の数学的なモデルを形成する。形成される装置それぞれにおけるいくつかの場所でのエネルギーの配分は、モデルとして演算される。すなわち、それらの点でのエネルギーの数学的表現は、演算される。このような表現は、振幅と位相とのベクトルの配列、または配列の演算において用いられることのできる他の適した数学的表現、を含むことができる。上記a)とb)とにおいて、モデルは解明されたパターンから生ずる波面からなる。それぞれのモデルは波面の画素のパターンを含むだけではなく、量子化された情報からの結果である量子化された変調状態をもまた含む。この情報は、最終の装置において用いられる、全ての量子化された状態のために、画素の変調された入力パターンを表す目的で用いられる。全ての可能な入力の組合せは、方法が用いられるそれぞれの場合に演算される必要はない。前の演算を記録する能力、および設計される装置の最終のアプリケーションのために実際必要とされる、それらの組合せのみに対する入力状態の組合せの数の限度とは、本発明の方法における演算の負荷を減少するために用いられることができる。ステップc)は、画素に分割される動的像のモデルの生成である。このモデルは入力全てのための入力の変調状態の必要とされる組合せ全てにとっての、動的像における全ての画素で、波面の演算された表現を含む。明らかに、少数の変調された状態のみを有するごく少数の入力は、かなりの量の演算を必要とする。最近まで、このような発明は作り出すことが難しい不可能なものであった。しかしながら、今日の早いスピードのコンピューター、および最初の完全な光学コンピューターの導入とをもってすると、このような膨大な数値演算を行う過程は実行することができるものとなる。また一方、多数の演算は、作用の負荷の減少において、有利にするために用いられることのできるかなりの冗長を含む。物理の法則は、波面分析のたくさんの数学的方法を明示する。これらは、位相と振幅とのベクトルの足し算、フーリエ分析、および多数の他のものとを含む。モデルにとって必要とされる情報を与えられる、適した数学的なアルゴリズムは本発明とともに用いられることができる。一度動的像の表現がなされると、次のステップは、 d)前記変調状態と相互作用する演算効果を有している、出力波形の形成に対して与えることのできる像成分のサブセットである、前記動的像のモデルからの選択、それによって、前記パターン認識の演算を生み出すために用いられることのできる前記動的像内でのエネルギー分配を表す数学的モデルを生成する。このステップは、実際、波形、あるいは、作図の下で装置のための作用の役割に従う特別な入力状態とともに配列される、少なくとも１つの組み合わされた出力与えるために用いられることのできる、無数の波形、を有する画素を見つけるために動的像のモデルを通しての検索である。すなわち、もし装置がＡＮＤ回路であるものならば、画素は、作られるあらゆる装置にとってＡＮＤのようにふるまう出力に対して、与えることのできる動的像から選ばれる。動的像内でのエネルギー分配の演算、および必要とされる出力を生み出すために用いることのできる動的像の部分の決定との方法が、達せられるとその後で、次の作用が、像成分分離器とそれに作用する入力パターンの組との両方を含む光学装置の配列された組を生成するための方法において、この方法を一体化することとなる。分離器をどのように作るかを決定することにおける次のステップは、 e)少なくとも１つの出力を作り出す目的で前記像成分のサブセットからのエネルギーを分離するために光学因子の配列を表す分離器のモデルの形成、それによって、前記多重の入力パターンから生成された前記動的像とともに配列されている、パターン認識光学装置の数学的なモデルを作り出す。一度、動的像を通る入力パターンとともに配列された分離器のモデルが生成されると、分離器の配列における光学因子は、それらが共通の出力波形の一因となれるようにするために、無数のサブセットからの部分修正されたエネルギーを用いるので、次のステップは、共通の出力を作り出すための無数のサブセットを用いることのできる能力を有する分離器のモデルの生成を含む。ステップe)の「像成分のサブセット」は像成分に与えること全てを含み、光学因子のモデルの表現は、最終の出力に確かに与える、無数の波形を作るために必要とされる個々の光学因子についての情報を含む。これらのモデル全てを生成している場合、最適化する必要のないことを除き、作用している装置の表現を有する。入力パターンの形状の変化は、動的像内のエネルギーの分配を変化する。結果として、特別なパターンは、出力の確かな型を生成することにより貢献する、動的像内でのエネルギーの分配を作り出すように選ばれることができる。入力パターンの変化、および次に像分離の光学装置にそれらを配列させることにより、最適化された装置は、作り出される。最適な光学装置の組を作り出すために、本発明の方法における次の２つのステップは、 f)(i)前記第１の入力モデル内での前記第１のパターン表現、および(ii)前記少なくとも１つの他の入力モデル内での前記少なくとも１つの他のパターン表現、との少なくとも１つの変化と、 g)実質上最適化されたパターン認識の相対的配列が達せられるまで、ステップ c)〜f)を反復適用すること、それによって、前記パターン認識演算を達成するための前記光学因子の配列の最適化の表現を作り出す。少なくとも１つの入力パターンにおける増分変化の生成は、入力パターンそれぞれのための光学装置の組それぞれのための、異なる配列された光学装置の組を作り出すだろう。連続する反復適用のそれぞれにおいて、新たな光学装置の組は、前の光学装置の組と同等であるとみなされる。多数の反復適用の後、この過程は、パターンと光学装置との他の配列と同等であるようなそれらの適している光学装置とともに用いた場合、改良された性能を与える、入力パターンの組を有している、実質上最適化された配列された光学装置の組を作り出すだろう。光学因子の入力配列を用いるパターン認識演算における使用のための動的像の数学的なモデルを生成する方法は以下のステップを含む。 a)(i)変調状態の第１の組を生成する量子化された情報とともに変調された第１の入力波面、および(ii)前記第１の入力波面における第１のパターンを銘記するための入力光学因子の第１の配列、とを表す第１の入力モデルの生成と、 b)(i)少なくとも１つの変調状態の組で生成する量子化された情報を有する少なくとも１つの他の入力の変調された波面、および(ii)前記少なくとも１つの他の入力の波面における少なくとも１つの他のパターンを銘記するための入力光学因子の少なくとも１つの他の配列、とを表す少なくとも１つの他の入力モデルの生成と、 c)前記入力光学因子の第１の配列により部分修正されたような前記第１の入力、および前記少なくとも１つの他の入力光学因子の配列により部分修正されたような前記少なくとも１つの他の波面、との組合せからの結果である、前記変調状態の組の組合せのための前記動的像の位置で、エネルギーの分配の演算をすることによって、少なくとも１つの動的像の像成分を表す、動的像のモデルの生成と、それによる、多重の変調されたパターンからのエネルギーの組合せからの結果である、前記動的像内でのエネルギーの分配の数学的モデルを生成。 d)前記変調状態と相互作用する演算効果を有している出力波形の生成に対して与えることのできる像成分のサブセットである、前記動的像のモデルからの選択と、それによる、前記パターン認識の演算を生成するために用いられることのできる、前記動的像内でのエネルギーの分配を表す数学的なモデルの生成。 e)少なくとも１つの出力を生成するために前記像成分のサブセットからのエネルギーを分離するための出力光学因子の配列を表す分離器のモデルの生成と、それによる、相互および前記多重の変調されたパターンから生成された前記動的像とが配列されている、パターン認識の光学装置の数学的なモデルの生成。 f)(i)前記第１の入力モデル内での前記入力光学装置の第１の配列、および、 (ii)前記少なくとも１つの他の入力モデル内での前記少なくとも１つの入力光学装置の他の配列、との少なくとも１つの変化と、 g)実質上最適化されたパターン認識の相対的配列が達せられるまでステップc) 〜f)を反復適用することと、それによる、実質上最適化された前記パターン認識の光学装置の表現の生成。反復適用のそれぞれで、出力波形の性質は、最近のものではないパターン変化がよりよい装置の生成に対して与えたかどうかを、決定するために検討される。新たなパターンの選択の過程は、このようなパターンの画素を添加または削除することにより、あるいは、人の介在および直観により、あるいは、可能なパターン全ての試行およびもっともよいものを選択することとを含む、いくつかの他の方法により、自動的なものとなる。これらの方法によって、幅広い様々な理論、信号処理、および他のコンピューターの効果とは、生成され、最適化され、利用されることができる。このような効果は、特別な干渉において基礎とされる全ての効果、周波数の多重送信された理論、およびいくつかの波動エネルギーを用いる他の干渉を基礎とした演算の効果、とを含む。先行出願からの情報動的像の成分部分のあるサブセットは、特別な干渉の主義に応じる波形を生成する。以下の米国出願第08/357,460の引用は、本発明において用いられた特別な干渉の主義を説明する。（ページ２、４行から）入力ビームのうちの１つが単独でオンの時に、入力ビームからのエネルギーが発生する第１位置における相殺的干渉を、複数のビームからのエネルギーが生じさせるような装置の形状となっている場合には、これら特別な干渉現象が生じる。エネルギー保存の法則によれば、位相のずれたビームがオンの時には、ビーム内のエネルギーは相殺的干渉によって消滅せず、エネルギーは他の場所に存在していなければならない。ビームの重ね合わせ形状に応じ、エネルギーは反射されたり、第１位置に隣接する位置に向きを変えるか、その位置と第１位置との間である角度になったりする。重要なことは、複数のビームからのエネルギーは実際には相殺的干渉が生じている第１位置から離間し、干渉の存在しない状態で少なくとも１つの入力ビームが存在する領域外の建設的干渉が生じる第２位置に向きが変えられることである。２つの入力ビームしか有しない最も基本的な例では、２つのタイプの特殊な干渉が支配的である。第１タイプでは入力ビームの一方が単独でオンの時に、入力ビームのいずれも第２位置へのエネルギーに寄与しない。双方の入力ビームがオンの時は干渉により双方のビームからのエネルギーは第２位置に生じる。第２のタイプの特殊干渉では第１入力ビームが単独でオンの時には、この第１入力ビームは第２位置へのエネルギーには寄与しない。第２入力ビームがオンになると干渉によって双方の入力ビームからのエネルギーは第２位置で発生する。しかしながら、第２ビームが単独でオンの時にはこの第２ビームからのエネルギーは第２位置には発生しない。本発明の一部の実施例および応用例はいずれかのタイプの特殊干渉を使用することができる。しかしながら、一方または他方のタイプを必要とすが、双方のタイプ、例えば下記の論理ＡＮＤに対しては作動しないものもある。これら像が単なるスポットであってもいずれかのタイプの特殊干渉におけるここのエネルギーは干渉が発生するような位置に実際に像を発生する。これら像は互いに干渉する。複雑な像では１つ以上の入力ビームが上記簡単な例に対応する像成分エリアを発生できる。入力は像を形成する複数の入力ビームのサブセットであり、１つのビームセットしかオンでなく、この結果、その像がオンとなる場合、エネルギーパターンはエネルギーが存在することにより第１の組のセットを構成する。サブセットのうちの少なくとも２つがオンである時、これら２つの像の間で干渉が発生し、相殺的干渉により第１位置から双方の像からのエネルギーが除かれる。このエネルギーは建設的干渉により第２位置に発生する。この第２位置は第１位置が存在するエリアの外にある。他の像と同じように、ホログラム、特にコンピュータで発生されるたホログラム（これに限定されるものではない）は、個々のピクセルから構成される。各ピクセルからは１つのグループの光線が発生し、これら光線は最後に結合して波頭で再構成されたホログラフィー像を形成する。この結果、像上の各スポットはホログラムからの光線のグループによって発生される。光線はビームの１つのセットを構成する。ビーム全体のセットが一致して変調されると像が発生され、この像と他の像との間で生じる複雑な干渉も変調される。すべての入力ビームのサブセットによって構成されたかかる像の間の干渉も、本発明で使用される特殊干渉現象を発生するのに使用できる。これら特殊干渉現象と従来技術で使用されているヤング縞との重要な差異は、第２位置で生じる入力ビームセットのうちの少なくとも１つからのエネルギーにあり、このエネルギーは干渉が生じている間は発生するが、干渉が存在しない場合、この第２位置では発生しない。他方、ヤング縞で使用される入力ビームは入力ビームのいずれかが単独でオンの際に干渉が存在しない場合、第２位置では発生しない。このような特殊な現象は、第２位置で発生するエネルギー量は２つの入力ビームすなわち像内のエネルギー量に比例するという点で性質がアナログ的である。第２位置で発生するエネルギーは第１位置から向きが変えられる。１つの入力が一定に保持され、第２入力が増加された場合、第１入力からの第２位置に寄与するエネルギー量は第２入力のエネルギーを増しても第２入力からのより多くのエネルギーを第２位置に発生できないような限界点に達する。これら現象は入力ビームを変調するための離散的レベルを使用することにより、デジタルエネルギー回路で使用でき、その成分部分に離散的量のエネルギーを有する干渉像の離散ステートを確立できる。（ページ４９、１２行から）３８．基本作動理論他の干渉現象と共に使用される振幅方法の標準的ベクトル加算値の適応化を使用すると、第１タイプの特殊干渉を使用した純粋に建設的な干渉位置でエネルギーの振幅および強度を計算できることを、出願人は理論化した。コサインの法則から強度の基本式は既に得られており、２つの入進線（ｒａｙ）を検討する。式は次のとおりである。Ａ＝第１ビームの振幅Ｂ＝第２ビームの振幅 θ＝２つのビーム間の位相差強度＝Ｉ＝Ａ²＋Ｂ²＋２ＡＢcos（θ）総振幅Ｔ_ci＝Ｉの平方根であり、Ａ²＝振幅Ａの強度と同様である。建設的干渉（ｃｉ）エリアの中心ではθ＝０で、cos（θ）＝＋１であり、相殺的干渉（ｂｉ）エリアの中心ではθ＝１８０度であり、cos（θ）＝−１である。この結果、これら２つの位置における２つの振幅のベクトル加算値は振幅の代数和でもある。ｃｉエリアにおいて２つの線は位相が同じであるので、加算値も位相が同じである。この結果、ｃｉの強度の式はＩ_ci＝Ａ²＋Ｂ²＋２ＡＢ＝（Ａ＋Ｂ）²となる。ｄｉエリアではｄｉエリアでは２つの線は位相がずれているので、ベクトル加算値は２つの振幅の差となり、２つの振幅のうちの大きい方の位相をとる。振幅が同じであれば代数和はゼロとなる。ｄｉの強度の式は次のとおりとなる。Ｉ_di＝Ａ²＋Ｂ²−２ＡＢ＝（Ａ−Ｂ）² これら２つの条件は、３つの異なる線（これらはＢ₁、Ｂ₂およびＵと表示される）のベクトル加算値と見なすこともできる。ｄｉエリアではＢ＝−Ｂ₁＝Ｂ₂であるのでＵはＡとＢとの差となる。Ａ＝Ｂ＋ＵＡが単独でオンであると、位置１における振幅はＢとＵとのベクトル加算値となる。その強度は（Ｂ₁＋Ｕ）²である。ビームＢ₂がオンとなるとこのビームいは最初の２つと結合する。位相はＢとＵとの位相から１８０度ずれているので、位相と強度の計は式１に示された通りとなる。式１、すべての干渉タイプに対するｄｉ位置Ｔ₁＝Ｔ_di＝Ｂ₁＋Ｕ−Ｂ₂＝ＵＩ₁＝Ｉ_di＝（Ｂ₁＋Ｕ−Ｂ₂）²−Ｕ² 更に置換により次のとおりとなる。Ｉ₁＝Ｉ_di＝Ａ₂＋Ｂ₂−２ＡＢ＝（Ｂ＋Ｕ）²＋Ｂ²−２Ｂ（Ｂ＋Ｕ）＝Ｂ²＋２ＢＣ＋Ｕ²＋Ｂ²−２Ｂ²−２ＢＣ＝Ｕ² 振幅は代数的に加算され、強度は振幅の平方であるので、まさに予想したとおりである。このことは、第１ビームよりも小さい位相のずれたビームを加算すると、２つの差に等しい振幅を有するエネルギーが残ることを示している。これを３つのビーム（このうちの２つは振幅が大きいが符号が逆である）の合計と見なせば、第３ビームはすべて３つを加算した後に、この位置に残るエネルギーの振幅に等しくなる。干渉のプロセスは縞の像内でエネルギーの位置を変える。ｄｉエリアからなくなったエネルギーと同じ量がｃｉエリアに発生する。既に示したように２つの等しくないビームが相殺的に干渉すると、ｄｉエリア内のエネルギーのすべてがｃｉエリアに位置を変えるわけではない。残りは２つの等しくないビームの差に、まさに等しくなる。この残りは位置を変えず、ｄｉ位置に到達し続ける。この結果、この残りのエネルギーは干渉によってｃｉエリアに転向されないので、「非転向」エネルギーと称すことができる。この結果、ｄｉエリアから明らかに喪失したエネルギーを「転向した」エネルギーと記載できる。ヤングのｃｉエリアではヤングタイプの干渉の場合、２つのビームだけがオンの時に第２位置すなわちｃｉエリアに到達するエネルギーの振幅はＡとなる。このＡは２つの振幅ＢとＵとの加算値と見なすことができる。再びビームＢ₂がオン状態となると、最初の２つと結合する。このビームはＢおよびＵと位相が一致しているので、Ｂ＝Ｂ₁＝Ｂ₂となり、振幅の計および強度の計は式２に示されたものになる。式２すなわち増幅時または飽和時のヤングの干渉タイプは次のとおりである。Ｔ₂＝Ｔ_ci＝Ｂ₁＋Ｕ＋Ｂ₂＝２Ｂ＋ＵＩ₂＝Ｉ_ci＝（Ｂ₁＋Ｕ＋Ｂ₂）²＝（２Ｂ＋Ｕ）² 更に置換すると次のようになる。Ｉ₂＝Ｉ_ci＝Ａ²＋Ｂ²＋２ＡＢ＝（Ｂ＋Ｕ）²＋Ｂ²＋２Ｂ（Ｂ＋Ｕ）＝Ｂ²＋２ＢＣ＋Ｕ²＋Ｂ²＋２Ｂ²＋２ＢＣ＝４Ｂ²＋４ＢＣ＋Ｕ² ＝（２Ｂ＋Ｕ）² 振幅は代数的に加算され、強度は振幅の平方であるので、これもまさに予想したものである。この場合、ヤングタイプの干渉は、一方のビームだけがオンの時にこのｃｉ位置に向けられるエネルギーを有する。このエネルギーは２つの成分を有すると見なすことができる。第２ビームがオンとなるとｄｉエリアからのエネルギーはｃｉエリアに転向される。上に示したように、干渉によりｃｉエリアに加えられる量はｄｉエリアから除かれる量に全く等しい。この結果、２つの等しい部分すなわちＢ₁およびＢ₂が出る。一方はビームＡから出たものであり、他方はビームＢから出たものである。両者の左派Ｕとなる。ｃｉケースおよびｄｉケースのいずれにおいてもＵは変わらないままである。このＵは非転向エネルギーと称されている。このエネルギーはｃｉエリアにおいてＢ₁とＢ₂との間で生じる干渉に影響されないままである。ＢがＡに等しくなるように増加すると、Ｕは双方の位置にてゼロに低下する。この結果生じる干渉像はｄｉ位置において完全に暗色となり、ｃｉ位置における強度は４Ａ²＝４Ｂ²となる。すべてのエネルギーは干渉像に寄与する。ＡとＢとが等しくない時には２つの像の加算値として形成された像を見ることができる。一方の像はよく知られている干渉縞パターン内の部分Ｂ₁およびＢ₂によって形成された干渉像であり、他方の像はある部分から他の部分へのコントラスト変化のない一貫したスポットであり、その振幅はＵに等しく、強度はＵである。この結果、２つの等しくないビームの差であるＵを非転向エネルギーと称すことができる。その理由は、Ｂ₁とＢ₂がオフの時と同じ位置およびパターンで到達するからである。Ｂ₁およびＢ₂を転向エネルギーと称す。この理由は、このエネルギーは干渉像を形成するように配列し直されているか、転向されているからである。ｄｉ位置からのエネルギーはｃｉ位置へ転向され、干渉がない場合に到達する他のビームからの等しい寄与分と結合する。特殊干渉において次に、特殊干渉について検討する。一方のビームのみがオンの時、特殊干渉は位置２、すなわちｃｉ位置に対する寄与分はない。これらビームはｄｉ位置に比較して小さく、ｄｉ位置のみに向けられ、最後にｃｉが生じる位置をカバーするように広がらないので、このようなことが生じる。ｄｉエリアはＡからの位相の合ったビームと位相のずれたＢの２つを有するものと同じように、上記のように機能する。ｃｉエリアは干渉がない場合、エネルギーを有しない。最も重要なことは、このエリアは非転向エネルギーを有しない（すなわちＵ＝０）ことである。第２ビーム（Ｂ₂）がオンになると干渉が発生し、ｄｉ位置からエネルギーを除いた干渉像（Ｂ₁−Ｂ₂）が発生し、Ｕが残留エネルギーとして残る。ｄｉ位置から除かれたエネルギーはＢ₁＋Ｂ₂としてｃｉ位置へ転向される。このエネルギーは（Ｂ₁＋Ｂ₂）²の強度を有する。再び置換によって次のようになる。Ｉ₂＝Ｉ_ci＝Ａ²＋Ｂ²＋２ＡＢ＝（Ｂ＋Ｕ〕²＋Ｂ²＋２Ｂ（Ｂ＋Ｕ）＝Ｂ²＋２ＢＣ＋Ｕ²＋Ｂ²＋２Ｂ²＋２ＢＣ＝４Ｂ²＋４ＢＣ＋Ｕ² ＝（２Ｂ＋Ｕ）² しかしながら、この位置ではＵ＝０となり、次の式３に示されるような重要な関係が生じる。式３増幅時または飽和時における第１の干渉タイプＴ₂＝２ＢＩ₂＝（２Ｂ＋Ｏ）²＝４Ｂ² この結果、振幅および強度の双方に対する第１タイプの特殊干渉の式が誘導される。ある応用例におけるエネルギーの総量はｃｉの面積およびｄｉの面積に応じて決まる。この理由は、これらのエリアは多数の線（ｒａｙ）例えば数千または数十億の線から構成できるからである。この総エネルギーは広い面積をカバーするように広げたり、狭い面積に合焦したりできる。その出力特性は大きさ、位置および像に対する像成分セパレータの像面積に対する出力面積の比に応じて決まる。純粋なｃｉまたはｄｉでない像の他の部分からのエネルギー寄与分は、本発明全体の作動に寄与する。増幅および制限プロセスに対するこれら式の重要性は、強調してもし過ぎることはない。例えば、位置３に向けられたほぼ一定のパワービームＡおよび（このＡよりも小さい）制御ビームは、位置１および２にて干渉像を発生させ、この場合、位置１ではｄｉを、位置２ではｃｉを発生させる。出力強度は４Ｂ²であり、振幅は２Ｂである。装置を物理的に変える光学系の破壊の限界内または他の要素内でＡがＢよりもどれだけ大きいかは問題ではない。出力に転向されるエネルギーは制御ビームＢに直接比例する。制御ビームが振幅変調されると出力も制御ビームの振幅の２倍に振幅変調される。出力波形の情報搬送部分におけるエネルギーは２倍になっている。ヤング干渉を利用する従来の増幅器と異なり、本発明は残留出力Ｕすなわち干渉像に寄与しないような非転向残留エネルギーは発生しない。変調されたビームが一定ビームよりも小さくなっている限り出力は増幅される。この出力の振幅は常に２つのビームのうちの小さいほうの２倍となる。次に変調された制御ビームが一定のパワービームのレベルよりも高くなった時に何が起きるか検討する。Ｂ＞Ａの場合、所定の場合に出力は２つのうちの小さいほうの２倍となる。これは上記式のビーム名称を変えるのと同じである。小さいほうのビームも一定ビームであるので、出力は光学装置を破壊または改造しない範囲内でＢがどれだけ多く変調されているかとは関係なく、一定の２Ａとなる。このような状態は飽和と称される。可能なビームＡからのエネルギーのすべては既に出力に転向されている。この結果、本発明の増幅曲線は非線形となる。高速で作動する非線形光学系は、これまで不可能であった多くの作業を行うことができる。変調された波形は２つの入力ビームが制限され、クリッピングされる。第２タイプの特殊干渉第２タイプの特殊干渉は３つの成分振幅を有するものと見なすこともできる。パワービーム（Ａ）はｄｉ位置に向けられ、第１タイプの特殊干渉の場合と同じようにいずれもｃｉ位置には向けられない。制御ビーム（Ｂ）は双方の位置に向けられる。この理由から、このタイプの干渉は単一ステージで論理ＡＮＤを発生しない。しかしながら優れた増幅器を構成する。制御ビームがオフの時、Ｉ₂＝０およびＩ₁＝Ｂ₁＋Ｕとなる。制御ビームがほぼ一定のパワービームよりも低い場合、Ａ＝Ｂ₁＋ＵおよびＢ＝Ｂ₂となる。位置１における振幅はＢ₁＋Ｕとなる。式４、増幅時の第２の干渉タイプ振幅＝Ｔ₂＝Ｂ₁＋Ｂ₂＝２Ｂ強度＝（Ｂ₁＋Ｂ₂）²＝４Ｂ² これは第１タイプの特殊干渉と同じである。装置が飽和状態になると差が生じる。この差が生じるとＢ−Ａ（Ｂのほうが大きいので）に等しい非転向エネルギー（Ｕ）はパワービームから得られる。この場合、出力に直接向けられた制御ビームから残留エネルギーが得られる。この結果、飽和中の出力は式５に示されるものとなる。式５、飽和時の第２干渉タイプ振幅＝Ｔ₂＝Ｂ₁＋Ｂ₂＋Ｕ＝２Ｂ＋Ｕ＝２Ａ＋Ｕ強度＝Ｉ₂＝（Ｂ₁＋Ｂ₂＋Ｕ）²＝４Ａ²＋４ＡＣ＋Ｕ² Ａは一定であるので増幅度は低下する。パワービームの利用可能なエネルギーのすべては出力内に転向されている。Ｂが更に増加するとＵの大きさが大きくなるにすぎず、この大きさは２倍にならない。強度を得るように平方する際の４ＡＵの項は干渉像の他の部分からのエネルギーとある程度相互作用が存在することを意味しているが、Ｕは同じままである。この結果、この第２タイプの特殊干渉はＢ＜Ａの時、第１タイプの特殊干渉のように働く。しかしながらＢ＞Ａの時、ヤング干渉のように働く。増幅度は多少制限されるが、クリップされない。広バンドおよび狭バンド装置上記プロセスは位相に従属する。ｄｉ位置から除かれたエネルギーはｃｉ位置に移動される他の位相で第１位置に信号が到達する場合、何が起きるか？この場合、ｃｉ位置は他の位置にあるので、この結果、位相変調された信号の近二進動作が生じる。ｃｉ位置が出力位置と同じとなるには入力は位相が正確にずれていなければならない。実際に使用される光学系は波長単位および波長の大きさで設計しなければならない。ほとんどの光学装置は入力ビームの横断面の多数の点からのエネルギーを平均化することに依存している。これら多数の点からのエネルギーを平均すると、よく知られたサイン状の干渉縞が生じる。平均原理を使用するようにこれらの多数の点を含むように増幅器を設計すると、増幅器は広バンドを有し、多数の入力周波数を使って機能できる。出力位置はあたかもあるグループのコントローラを並置し、各コントローラが個々の線セットを使用するかのように機能する。この場合、出力孔は多数の波長サイズの位置を含む。位相が若干異なり、周波数が若干異なる場合、入力位置の各ペアからのｃｉ位置は若干異なる出力位置に位置する。これら出力位置は孔のエリア内にある場合、エネルギーが出力される。エリア内にない場合には出力されない。最新の光学系は波長サイズで作動できる。波長サイズの入力ビームおよび波長サイズの出力孔は光学系の多数位置平均スタイルとかなり異なるように作動するプロセスを引き起こす。光学系がより精密になればなるほど、ｃｉエリアが出力孔にヒットするにはより位相および周波数をより精密にしなければならない。波長サイズの精度にすると、第１位置おいて位相が１８０度まで充分にずれるときに限り、位相変調された信号が出力され、ｃｉエリアは波長サイズの出力孔にヒットする。アナログ位相変調された信号からの出力は２つの入力が正しく位相がずれる時に限り発生する二進出力となる。多数の周波数を使用する場合、出力孔にヒットできる位置だけが波長形状に一致する位置となり、よってｃｉ位置には小さい孔が存在するようになる。この結果、各方法および各デバイスは必要とされた増幅器のタイプを製造するよう設計しなければならない。位相復調器がアナログ入力と共に作動すべき場合、この復調器は平均化されたマルチ多数位置（広バンド）タイプのものでなければならない。二進回路で使用する場合、単一波長サイズの位置（狭バンド）タイプのものが良好に作動する。共通の第１位置、かつ別個の出力位置を有する多数の波長サイズのコントローラを使用することにより、かなりの数の複雑な操作を行うことが可能であるので、一度に種々の信号をすべて処理できる。共通位置に向けられた異なる位置からのビームを入力することにより周波数分割デマルチプレクサを製造できる。異なる各周波数は異なる出力位置にｃｉを発生する。各出力位置が像成分セパレータ内に自己の出力孔を有する場合、入力内の周波数の複雑な群は別個の出力に分離される。ちなみにセパレータは中間のすべての周波数を除去する。この間の周波数には出力孔は設けられておらず、一致する入力周波数も提供されないからである。共通位置に制御入力が向けられ、多数のパワー入力が使用され、各入力が異なる周波数と異なる位置を有する場合、ｃｉ位置のすべてが一致し、極めて正確な周波数選択可能なフィルタを作成するように形状を配置することが可能である。パワービームに一致するすべての周波数は共通出力孔にｃｉを有するが、他のすべての周波数はｃｉを有しない。このような装置と広バンド平均化装置の違いとしては、フィルタを通過する周波数の各々がパワービームの周波数および位相に正しく一致していなければならないことが挙げられる。波長サイズであふぃりうたは特に光周波数およびそれを越える周波数で公知の手段の最良の選択度を提供できる。これら作動基本原理により電子的トランジスタが同様な機能を奏するのと同じような機能を提供できる。この結果、本発明は共通な名称である光トランジスタを保証するものである。本発明が光でない波動タイプのエネルギーを使用できるとしても、光実施例は作動上最も一般的となることが予想される。本発明は計算機能の周波数多重化を使用したパターン認識計算を行うことも可能である。米国特許出願08/357460号からの次の引用は周波数多重化システムで特殊干渉を使用することを説明している。（ページ１７、３１行）１２．アクティブフィルタ本発明は第１タイプの特殊干渉を使用した位相および周波数に応答する精密なアクティブフィルタとして使用できる。入力ビームのうちの１つは他の入力と同一周波数および逆位相でないエネルギーを含む場合、非反転出力は発生しない。この結果、本発明は周波数多重化された信号、異なる色を多重分離し、周波数変調された信号および位相変調された信号を復調するのに使用できる。双方のビームセットに２つ以上の色（波長）が供給される場合、単一デバイスは各波長で独立して同時に作動する。この結果、本発明は広バンド信号をスイッチングし、分離し、組織するのに使用できる。多波長の第２ビームセットと共にゲート制御増幅器の第１ビームセットとしてほぼ一定の（ゼロを越える）レベルの多波長エネルギーを供給することにより、双方の入力で同時に生じる各波長に一致する増幅された信号が出力に発生する。個々の波長のパワービームセットをオンオフにスイッチングすることにより、一致し信号を選択し、多重化分離するためにフィルタリング方法をゲート制御できる。光ファイバー伝送、マイクロウェーブおよび無線で使用されているような信号を含むすべての種類の周波数多重化された信号を多重分離するのに、これら複数のアクティブフィルタをパラレルまたはツリー構造のいずれかで使用することができる。このアクティブフィルタは手段および方法に次の工程を加えることによって本基本発明を使用する。ａ．少なくとも１つの波長を有し、時々は数種の波長を有する一定のゼロを越えるレベルのエネルギーを第１ビームセットに提供する。ｂ．個々の波長のフィルタリングをオフオンにゲート制御するように、第１ビームセットの波長をオフオンにスイッチングする。ｃ．フィルタリングすべき多数の波長のエネルギーを第２ビームセットに提供する。ｄ．第１ビームセット波長に一致する多数の波長のサブセットとの特殊干渉を発生させ、他のすべての波長を除き、よって双方の入力ビームセット内に同時に存在する波長に限り出力を発生することにより、ゲート制御されたアクティブフィルタリングの手段および方法を提供する。１３．アクティブフィルタを使った信号の除去フィルタリングを行うのにいずれかのタイプの特殊干渉を使用できるが、第２タイプの干渉における入力信号と出力信号との関係は第１タイプの干渉における関係と多少異なることに留意すべきである。第２タイプの干渉の場合、第２ビームセットが第１ビームセットの波長に等しく、位相が一致していなければ、フィルタリングされ反転されていない出力は第２ビームセットからの寄与分を含み、この場合、第２位置および非反転出力からエネルギーを除いた波長において、第１位置にて建設的干渉が生じる。上記インバータの場合と同じように、反転出力を加えるとパワービーム内に存在し得る各波長で、非反転出力に対し微分となっているが他の波長では微分でない出力が発生する。いずれかのタイプの干渉を使用して差動アクティブフィルタを作成する方法は、反転された出力を有する増幅器で始まり、次の工程へ続く。ａ．少なくとも１つの波長を有するほぼ一定のゼロより高いレベルのエネルギーを第１ビームセットに提供する。ｂ．第２ビームセットにフィルタリングすべき多数の波長を提供する。ｃ．第１ビームセット内の少なくとも１つの波長に一致する多数の波長のサブセットとの干渉を発生させ、一致する波長のエネルギーを第１位置から離間させ、第２位置へ向け、よって双方の入力ビームセット内に同時に存在する波長の反転出力不足分を発生させることにより、反転アクティブフィルタを提供する。この反転出力は上記インバータと同じように非反転出力に対する微分であり、この場合に限りフィルタリングすべき波長内に存在する情報を保存しながら、ある波長を他の波長からフィルタリングし、除去し、分離するために種々の波長を有する入力が与えられる。１４．周波数デマルチプレクサ異なる周波数の別々に変調された信号を共通ビームパス内に結合させることにより周波数多重化を容易に実行できる。多重分離はさらに複雑である。周波数デマルチプレクサを作成するのに使用される方法は次のとおりである。ａ．複数のアクティブフィルタを設ける。ｂ．複数の変調された波長を有する周波数多重化されたビームセットを提供する。ｃ．周波数多重化されたビームセットの一部を各フィルタの第２（制御）ビームセット内に向ける。ｄ．複数の変調された波長の各々に一致する、異なる周波数のエネルギーを各フィルタの第１ビームセットに提供し、各フィルタから別個の変調された出力を発生させ、各異なる周波数に一致させることにより周波数デマルチプレクサを提供する。第２タイプの特殊干渉は使用しない。この理由は、一致したパワービームを有しない周波数は出力内に進入しないからである。アクティブフィルタの第２ビームセットが同一の入力および第１位置を使用する場合、第１位置にエネルギーが向けられるのと同時に、上記工程ｃが行われる。各周波数は別個の出力が取り出される異なる位置でｃｉを発生する。出願第08/454070号からの次の引用は、本発明にも組み込むことができる周波数多重化論理に関する別の情報を更に含む。（３頁３行から）本発明は、ロジック、増幅およびエネルギービームの制御を含む多重周波数の機能を与えるための手段および方法よりなる。公知の光学装置のセットは、１つの装置における独立した周波数チャネルに、同時的かつ独立的な機能を与える。多重周波数出力の個々のチャネルは、そのチャネルで個別に与えられる個々の機能により生ずるものを含む。入力ビームは、個々の周波数チャネルが、本発明の範囲内で使用される情報に応じて、個別に変調される独立した搬送波として作用するところの、多重周波数エネルギーを含む。本発明は、そのような複数の多重周波数入力を有する。干渉は、各々の搬送波の周波数チャネルに対応する分離干渉像を生ずる入力の全てにわたり、同時に生ずる。公知の光学装置が干渉を生じさせるのに用いられるので、いくらかの周波数の分離は生ずるものの、像の全ては、同一の全体的な領域において、互いに重なり合う傾向がある。重なり合った像は複合像ということができるのに反して、単一のチャネルにおける変調の変化は、その個々の波長のエネルギーにより生じている干渉像だけに変化を与えるのが事実である。他のチャネルからのエネルギーにより生ずる他の像には、影響がない。例えばマスクのような、像成分の分離装置は、個別の像に対するそれらエネルギーの関係に基づき具体的に選ばれる１つまたはそれ以上の位置から出力への、エネルギーの通過を許す。重ね合わせの結果、出力は、これら同じ位置からの個々の像より同時に取り出される。その機能は、当該チャネルにおける入力ビームの変調特性、当該チャネルにおける干渉像の形、およびエネルギーが取り出される像内の位置、に依存する個々のチャネルからのエネルギーを用いて与えられた。これらのパラメータは、個々の装置における、光学装置の要素の適切な選択および方向付けにより、そして変調パターンおよび個々のチャネルの位相の選択により、個々の装置に設定されうる。その結果、本発明は、個々のチャネルのための個々のパラメータが公知の光学装置に関係するように、個々のチャネルのための個々のパラメータによって、あるチャネルには論理積（ＡＮＤ）を与え、他のチャネルには論理和（ＯＲ）を与え、３つめのチャネルには増幅装置を与えるなどすることができる。公知の光学装置を使用する場合、出力もまた多重周波数であり、そしてそれは、本発明の範囲内で個々に達成される機能の、各々のチャネル内で生ずるものを含む。多重周波数のロジックは、多くの信号を制御するのに必要とされる光学装置の要素の数を低減させるとの利点を有する。例えば、完全に周波数の多重化された語（ワード）の個々のビットについて、単一の装置に対する入力信号を制御することにより、個々にまたはグループとして、ゲートのオンおよびオフが可能である。発明の利点この発明は、パターン認識の演算、理論、および信号処理との手段および方法とを与える。この発明は、動的像、およびパターン認識演算の手段のための配列された、最適化された光学装置内でのエネルギー分配の計算の方法をも与える。本発明の前述の利点は、図の検討、図の論述、好適な実施例の論述、および下記のクレームとを通して明らかとなる。図の簡単な説明図１は、二重の像成分分離器を有する変調されたパターンを示している作用図である。図１Ａは、本発明の波形の入力と出力との間の相互作用を図示する。図２は、２つのパターンの入力からの動的像の組を示す。図２Ａは、図２の領域３０の拡大図である。図３は、本発明における第２の組み換えを有する像成分分離器を図示する。図４は、最適化された配列された光学装置の演算方法を示しているフローチャートである。図５は、光学因子の入力の配列を含んでいる、最適化された配列された光学装置の演算方法を示しているフローチャートである。ビームの角度、大きさ、および比率とは、理解を明瞭に与えるために誇張してあることに注意してください。発明を実施するための最良の態様図１は、量子化された情報を有するそれぞれが独立して変調された、(10)〜(1 3)の４つの入力を有している本発明の基本的な実施例を図示する。それらは、二項であってもよく、あるいは、演算されるための情報を表している、いくつかの離れた変調レベルを有してもよい。入力のそれぞれは、パターンを呈するための入力それぞれからのエネルギーの原因となる、光学因子の配列を与えられる。レンズ、プリズム、ホログラム、または図１において示された単純なマスクである、光学因子のいくつかの配列は、変調された入力のエネルギーにパターンを銘記するために用いられることができる。これらの光学因子もまた、取り込まれた出力(28)から動的像(31)、および取り込まれた出力(29)から動的像(31A)、とを生成するための組合せの手段として作用する。この例において、入力(10)からのエネルギーは、星のパターンと出力(10)に対して変調された情報との両方を含む、波面(18)を生成するために、ここでは星として示された、パターン(14)を呈する。入力(11)は、変調された波面(19)を生成するために、ここでは菱形として示された、パターン(15)に導かれる。入力(12) は、パターン(17)から円のパターンを有している変調された波面(20)を生成する。入力(13)は、パターン(16)からランダムな画素パターンを有している変調された波面(21)を生成する。波面(18)〜(21)は、像成分分離器(22)およびまたは(25)で、位置された動的像を形成するために組合わさる。この像成分分離器は、光学因子の配列にでき、レンズ、プリズム、ホログラム、または図１において示された単純なマスクを含むんでもよい。位置(24)での動的像からのエネルギーの部分は、像成分分離器(22) から出力(28)へ通される。加えて、位置(26)での部分が妨げられる一方、位置(2 7)での動的像の目下のところまだ作用していない他の部分は、出力(29)となるために像成分分離器(25)を通る。図１Ａは入力の波形および出力の波形との組の間の演算の相互作用を示す。このダイアグラムにおける演算の相互作用は、以前に示されたＡＮＤ理論効果である。入力(10)と(13)とは、以前の変調された波形である。この特殊な状態において、入力(11)と(12)とは、オフであり（用いられない）、出力(29)は考慮されていない。これは、位置(24)でのエネルギーが特別な干渉の主義に沿う場合である。動的像の部分を決定する方法は、出力に通すことであり、本発明の主要な形状ではない部分である。図２は、どのようにしてこのような決定がなされるのかを示す。動的像(31)の現れる領域は、分離器(22)の領域内である。この図においては、変調の組合せの数が急激に増加し、入力の数および量子化された変調状態とが増加するように描くことが困難となるので、図１の１つの出力(28)を生成する入力 (10)および(13)だけが、用いられる。この論述の目的によって、二項入力が考慮されるので、図１においてのように、入力のそれぞれのための変調状態の組それぞれにおいて２つの状態がある。入力(10)と(13)とが両方オフである場合、光はなく、それゆえ動的像はない。それだから、効力のある入力の組合せであっても、状態の組合せは図２において示されない。入力(10)がオンで入力(13)がオフである場合、波面(18)は、動的像(31)を作り上げる像の組の１つである、動的像(31)内での斜線領域(33)として示された第１の動的像状態を形成する。このとき、物理の法則はどのように波面(18)がパターン(14)によって作用されるかを決定するので、この(31)の部分だけが入力(10)からのエネルギーを有する。入力(10)がオフで入力(13)がオンである場合、波面(21)は、垂直な斜線領域(3 4)として示された第２の動的像を形成する。また、物理の法則はどのように波面 (21)がパターン(16)によって作用されるかを決定するので、この(31)の部分だけが入力(13)からのエネルギーを有する。入力(10)と(13)とが両方ともオンである場合、変調されたパターンの波面(18) と(21)とは、第３の動的像の状態を形成するために、水平斜線で示された、(32) 領域にエネルギーを向けるために、組合わさり、干渉を起こす。入力が変調状態の様々な組合せを通過する場合、動的像(31)内でのエネルギーの分配は、ある干渉像からもう一方へ変化するだろう。しかし、パターン化された入力および像成分分離器とは動かないので、動的像を作り上げる像の組は、同一なものに保持される。すなわち、入力の変調状態の組合せそれぞれが、たった１つの干渉像を生成する。入力状態の異なる組合せが異なる干渉像を作る一方、その組合せのために生成された像はいつも、入力の組合せが入力で存在するときはいつでも、同一なものになる。理論および他のコンピューターの効果とを生成するために、エネルギーは、なされる効果に一致する場所からの動的像(31)から分離される。例えば、もしなされる機能の理論がＯＲ理論であるならば、出力は、領域(42)から分離され、(36) 、(38)および(39)との３つの領域全ての重なりによって導かれた、３つの状態の組合せのそれぞれの間のエネルギーを含む。動的像における領域(42)に一致する、像成分分離器(22)の領域は明瞭にされ、それだから、領域(42)からのエネルギーは、出力(28)となることができ、それに対して、(22)の残りのものは、ふりに作用している出力(28)からのほかの組合せのエネルギーを妨げるために不透明にされる。もしなされる効果が、入力(10)がオンであるか、または入力(10)ととがオンであるかの場合で、入力(13)が自身によってオンである場合を除いて、出力(28)にエネルギーを分配することであるならば、重なり領域(37)からのエネルギーは出力(28)に分離される。もしＡＮＤ効果が用いられるものであるならば、エネルギーは領域(36)から分離される。入力(10)と(13)とが両方オンである場合にのみ、領域(36)はエネルギーを含むので、この領域もまた特別な干渉の主義に適応する。それだから、このような装置は、他の特別な干渉の装置によりなされた仕事の全てをなし遂げるために用いられることができる。入力状態の特殊な組合せに対応する個々の干渉像それぞれは、一般的に、像のある部分からもう一方への振幅の値および位相との違いを有している、ここで示されたそれらよりずっとより複雑である。このような複雑な像を利用するために、本発明は、光学因子を配列からなる、像成分分離器を用いる。配列の部分の拡大図は、領域(30)の拡大図である、図２Ａとして示される。この拡大図は、透明な画素(44)または不透明な画素(45)であるこの場合、光学因子である大きさで分けられた画素の配列からなる像成分分離器を示す。画その最適な大きさは、動的像の性質で決まる。大きさで分けられた画素の領域は、このような領域(36)、(39)または他の領域である、動的像の成分部分のものの内部で位置された光の密度の濃い部分と同じ大きさとなることができ、あるいは、画素は、配列された光学装置の組を演算するためにより小さく、より適するようにできる。分離器の画素のそれぞれを通過するエネルギーは、単一の出力(28)を形成するために組合わさる。しかしながら、画素のそれぞれにおけるエネルギーの分配は、完成された装置により達成されるために理論または他の演算かを適切に表すものである、出力(28)において要求される組み合わせられた出力の波形を生成の助けとなる、波形を表すエネルギーを、有しても有さなくてもよい。これは、変調された出力の位相を形成するために、変化している位相のエネルギーの分離を含む。だから、それらがはっきりと開口しているか、または他の透明な光学因子とされるのに対して、はっきりした形式における要求された出力の波形に対して与えない、それらの画素(45)は、不透明にされる。図３はパターン(14)と(16)との断面図および、図１の直線３−３に沿ってとられた像成分分離器(22)と(25)とを示す。パターン(14)と(16)とからのエネルギーは、動的像の形成される像成分分離器(22)の左端面である、像成分分離器(22)の方向へ導かれる。動的像の成分は、エネルギーの分離をなし遂げる光学因子の配列を作り上げる、光学因子が重要な場所をとることにより分離される。配列におけるここの光学因子は、フィルター、レンズ、ホログラム、位相を変更する装置、不透明な領域、あるいは他の光学因子またはそれについての部分、にできる。いくつかの例はレンズ(54)、不透明な領域(55)、および透明な領域(56)として示される。像成分分離器(22)を作り上げる光学因子の配列からの出力は、組み合わせた出力 (28)を形成するために共通な出力の場所(57)へ向けられる。像成分分離器(22)における因子のそれぞれは、その様々な組合せを通る入力の配列としての、要求された波形の形成における出力(28)に対する明確な助けを与えるために、選ばれ、位置され、向けられる。もし不透明な領域(55)のような明確な位置でのエネルギーが、出力(28)に明確な助けを与えるために、実際役立つ光学因子により部分修正されることができないのならば、その位置は不透明にされる。パターン(14)と(16)とは、変調された波面(18)と(21)とに対する個々のパターンの配列を与えるために、入力(10)と(13)とのそれぞれの入力エネルギーを部分修正するために用いられる。像成分分離器(22)およびまたは(25)を有している場合、パターン(14)、(15)、(16)、およびまたは(17)が、レンズ(51)、透明な領域（または開口）(52)、およびまたは不透明な領域(53)のような様々な光学因子の配列からなることができる。これらの配列における光学因子を適切に選択することにより、波面は、よりよい像成分分離器(22)およびあるいは(25)、および出力(28)のよりよい波形とを生成するために用いられることのできる、最適な動的像を与えるために「調整される」または部分修正されることができる。像成分分離器(22)およびパターン(14)と(16)とのための光学因子である大きさで分けられた画素は、ここで教示されたような様々な光学因子の演算およびそれらの演算の最適化との手段を用いる場合、特に有用である。演算の目的により、画素は十分小さくされるので、可能な入力状態の組合せのそれぞれの間のエネルギーの成分が数学的なモデルにおいて容易に表されることができる。このような方法のものは、画素でエネルギーの位相を表すベクトルの角度であるところの、振幅のベクトルを用いることによる。しかしながら、波のエネルギーを表すための他の方法を用いられることもできる。図４は、本発明のパターン認識の演算の成分の演算方法のためのフローチャートを表す。図１、２、３、および４とを比較する。変調状態の第１の組を有している量子化された情報とともに変調された、第１の変調された波面(18)を表現する、第１の出力のモデル(61)を生成することにより、基本的な順序は始まる(60) 。また、少なくとも１つの他の入力のモデル(62)は、変調状態の第１の組を有している量子化された情報とともに変調された、少なくも１つの他の変調された波面(21)を表現を生成される。入力モデル(61)と(62)との生成は、お互い関係ない特殊な配列において、生成されなくてもよいので、対応して生ずることが示される。しかしながら、動的像のモデル(63)の生成は、入力モデル(61)と(62)との両方を必要とする。第１の入力のモデル(61)および少なくとも１つの他の入力のモデル(62)とを用いる少なくとも１つの動的像(31)の(41)および(42)と、第１の入力の波面(18)のような、変調状態の第１の組および少なくとも１つの他の変調状態の組とからの入力状態のパターンの組合せとは、少なくとも１つの他の波面(21)とを組み合わせられ、だから動的像のモデル(63)は領域(36)〜(39)で生じている像を表現する。この点で、本発明の手法は従来の手法がなせなかったことを達成した。すなわち、パターン認識の演算において用いられるための入力で、与えられた量子化された情報の状態それぞれのための動的像の成分部分の表現の生成である。このことから、一連の入力の組合せからの結果である像成分の波形の表現は、推定されることができる。次のステップは、出力(28)に対して役立つ助けを与えるために用いられることのできる、像成分のサブセットを動的像のモデル(63)から選ぶことにより、パターン一致のモデル(64)を生成するために動的像のモデル(63)を用いる。パターン一致のモデル(64)を生成するために必要とされる添加の情報は、実際の表、理論の原則、または全ての要素を含んだ想定において用いられることのできる入力の変調状態の配列の与えられた出力(28)で生成される、波面の他の形状である。出力(28)の場所(57)で現れるような、像成分分離器(22)の画素因子それぞれからのエネルギーの分配をとることは、出力モデル(66)である出力の波形の表現を生成する。この点で、本発明は、他のいかなる演算の過程もなさなかったことを達成した。すなわち、多重の変調されたパターンから生成された動的像の分離による結果である、出力の波形の表現を生成した。分離器を作り上げる光学因子は、このお過程によって設計されるので、それらは変調された波面とともに配列され、次に「配列された光学装置」を生成する。理論また他の演算的な効果を生成するための配列された光学装置の組を演算したならば、まだ改良の余地がある。入力モデル(61)と(62)との部分として最初に選ばれるパターンは、いくつかの他のパターン、または量子化された情報の同じものとともに変調されたパターンの組かもしれないような、出力(28)で要求された波形を生成するための最も効果的なパターンではないかもしれない。異なるパターンが最良かどうかを決定するために、次のステップは、入力モデル(61)と(6 2)とで広く表現されたパターンがすでに最適化されたのかどうか、決定することである。このような決定は、出力モデル(66)およびまたは分離器モデル(65)に匹敵させるために用いられたたくさんの基準においてなされる。もしモデルの組がすでに最適化されたのならば、モデルは、本発明の作用成分を形成するために用いられることのできる、過程からの出力(69)である。もし配列された光学装置がまだ最適化されていないのならば、１つもしくはそれ以上の入力モデル(61)およびまたは(62)が、変化され(68)、配列した光学装置のもう一方の組が演算されるのならば、新たな動的像のモデル(63)の生成で、この反復適用を再開する。再び、決定は、モデルが最適化されているかどうかをみるために(67)でなされる、しかし続いて、比較は、新たに演算された分離器と出力モデル、および前の反復適用により生成されたそれら、との間でなされることができる。もし最適なモデルがまだ見出されてないのならば、それが可能な配列全ての演算を必要とするとしても、反復適用は最適な配列が見出されるまで続く。モデルにおいて表現されたような配列された光学装置の最適化された組が演算された場合、出力(69)はこれらの演算された結果を与える。この点で、本発明は、他のどんな演算過程もなさなったことを生成した。すなわち、コンピューターを生成する能力のある光学装置の配列された組の表現は、多重の変調されたパターンの認定により効果を奏する。図５は、図４以上の改良を示す、すなわち、図３のパターン(14)と(16)とにおけるエネルギーの調整のための光学因子の配列の添加である。これらの配列は、第１の光学装置モデル(71)およいび少なくとも１つの他の光学装置モデル(72)として表される。図５において、光学装置モデルは入力モデルからの情報を用いることを必要とせずに生成されるので、光学装置モデルの生成は、入力モデルの生成と対応して示される。しかしながら、入力モデルからの情報を用いても生成されることができ、パターンについての情報を含むことすらできる。重要な点は、入力モデル(61)と(62)、および光学装置モデルとが一緒に、図３の変調された波面(18)と(21)とを表す。結果として、これらの波面を表すために必要とされた情報に全ては、動的像のモデル(63)が演算される前に、入力および光学装置のモデルを含むはずである。図５および４との間の次の違いは、配列を最適化するための反復適用の過程を続けるために、入力モデルおよびまたは光学装置においてなされる場所である(7 0)においてである。光学装置のモデルの添加は、それら自身が単純なパターンの変化を経て、変調された波面(18)と(21)とへより大きな様々な可能な変化を見越す。このより大きな様々な可能な波面は、パターン認識の演算をなし遂げるための配列された光学装置のよりよい組を生成するためのより大きな機会の結果である。配列された光学機会は、今、光学装置のモデル(71)と(72)とによって表現されたようなパターン(14)および(15)とで、光学装置の配列を含む。再び、本発明は、それがなす前には他のいかなるものもなしていなかったことを、なし遂げた。それは、パターン認識の演算において用いられた実際の光学装置を生成するための数学的表現の、配列され最適化された組の方法に加え、パターン認識の演算を達成するための方法を与える。本発明は、単純なブーラーン理論を越えるずっと幅広い様々な演算的な仕事をなし遂げることのできる能力を作る、ずっとより様々な出力波形を生成する方法を与えるための添加された利点を有する。たくさんの可能な変調状態の組を有するたくさんの入力を有する場合でさえ、本発明は、図１においてのような多重入力と多重出力とを有している読みだけのメモリーの表を捜し出す効果と同等な、変調されたパターン認識の演算を与えることのできる、装置の設計の仕方の決定および装置それ自身の効果との両方を与えることを続ける。数学的なモデルに量子化できるいかなる型の情報も、配列された光学装置の組からの光学検索のために今生成されることができる。本発明の多数の大きさで分けられた画素の光学装置を有している光学構成因子の配列は、配列された光学装置の演算される前の配列内でのたくさんの情報のメモリーのために今用いられることができる。本発明の、入力へ光学レジスターの組からの出力を導くことにより、レジスターの可能な配列全てが、それらのレジスターにおいて蓄えられたデータの平行した処理に対応する、出力波形の要求された組を生成するために演算されることができる。本発明の様々な実施例をお互い結び付けることによって、光学コンピューターの全体は、組み立てられることができる。干渉を基礎とした演算の重要なことは、本発明のための基礎として見逃されるべきでない。特別な干渉を含む干渉の全ての型は、動的像の生成において用いられることができる。結果として、本発明は、より改善され、より複雑で、最適化された手段において、先の干渉を基礎とした演算の過程全てを用いることができる。異なる波長の干渉像は動的像内で同時に存在できるので、本発明は、用いられたそれぞれの波長のための可能な変調状態が、変調状態の様々な組により表される量子化された情報の部分形成するための利点を有して用いられることができる。本発明は、それ自身がそれぞれ変調された量子化された情報を有する、多数の波長を用いて作用することができるので、本発明は、「少なくとも１つの波長」で作用するように表される。結果として、多重送信された周波数、動的干渉像を用いる多重の変調されたパターンの認識を基礎とした平行処理の演算、最適化された光学装置の配列された組、および同一物を生成する方法と名付けられた、他のいかなる演算システムまたは生成方法も与えられないことを、本発明は与える。本発明の前述の好適な実施例が、本発明を達成するための特別な構造、手段および方法とを開示したが、特別な改良および修正はコンピューターと光学装置等の技術において通常の技術を有するものにとって容易に明らかとなるので、以下のクレームによってのみ限定され、前述のものによって限定されないことが出願者の意図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号０８／５３２，３２９ (32)優先日平成７年９月19日(1995．9．19) (33)優先権主張国米国（ＵＳ） (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．次のステップを含む、波動タイプのエネルギーを用いるパターン認識演算方法。変調状態の第１の組を生じさせる第１の量子化された情報に応じて変調された第１のパターンを有する、少なくとも１つの波長の第１の入力波面を生じさせるステップ；変調状態の少なくとも１つの他の組を生じさせる他の量子化された情報に応じて変調された少なくとも１つの他のパターンを有する、前記少なくとも１つの波長の少なくとも１つの他の入力波面を生じさせるステップ；成分部分を有する少なくとも１つの動的像を生じさせるように、前記第１および少なくとも一つの他の入力波面を合成するステップ，および少なくとも１つの出力を生じさせるための前記第１および他の量子化された情報に対して演算関数の関係がある前記成分部分のサブセットからのエネルギーを分離するステップ，それによって、パターン認識演算の方法を与える。２．前記少なくと１つの波長は複数の波長を含み、各々の前記複数の波長は、個別の前記演算関数の関係がある量子化された情報に応じて、個別に変調され，それによって、多重周波数のパターン認識演算の方法を与える：ところの請求項１の発明。３．前記パターンにおける異なるセットがエネルギーを与えられるときの、位相の変動するエネルギーを前記成分部分の前記サブセットが有するとき、前記成分部分の前記サブセットから位相の変動するエネルギーを分離するステップ，それによって、位相の変調されたエネルギーを有する少なくとも１つの出力を与えること：を含む請求項１の発明。４．前記パターンにおける異なるセットがエネルギーを与えられるときの、前記成分部分の前記サブセットからの特別な干渉の主義に従って変動するエネルギーを分離するステップ，それによって、特別な干渉を用いるパターン認識演算の方法を与えること：を含む請求項１の発明。５．変調状態の第１の組を生じさせる第１の量子化された情報に応じて変調された第１のパターンを有する、少なくとも１つの波長の第１の入力波面を入力するための第１の入力；変調状態の少なくとも１つの他の組を生じさせる他の量子化された情報に応じて変調された少なくとも１つの他のパターンを有する、前記少なくとも１つの波長の少なくとも１つの他の入力波面を入力するための少なくとも１つの他の入力；成分部分を有する少なくとも１つの動的像を生じさせるように、前記第１および少なくとも一つの他の入力波面を合成する、合成手段，および少なくとも１つの出力を生じさせるための前記第１および他の量子化された情報に対して演算関数の関係がある前記成分部分のサブセットからのエネルギーを分離する、分離手段，それによって、パターン認識演算装置を与えること：を含むパターン認識演算装置。６．前記少なくと１つの波長は複数の波長を含み、各々の前記複数の波長は、個別の前記演算関数の関係がある量子化された情報に応じて、個別に変調され，それによって、多重周波数のパターン認識演算装置を与える：ところの請求項５の発明。７．前記パターンにおける異なるセットがエネルギーを与えられるときの、位相の変動するエネルギーを前記成分部分の前記サブセットが有するとき、前記成分部分の前記サブセットから位相の変動するエネルギーを分離する前記分離手段，それによって、位相の変調されたエネルギーを有する少なくとも１つの出力を与える：ところの請求項５の発明。８．前記パターンにおける異なるセットがエネルギーを与えられるときの、前記成分部分の前記サブセットからの特別な干渉の主義に従って変動するエネルギーを分離するステップ，それによって、特別な干渉を用いるパターン認識演算装置を与える：ところの請求項５の発明。９．第１の変調パターンを入力することのできる第１の入力と；少なくとも１つの他の変調パターンを入力することのできる、少なくとも１つの他の入力と；少なくとも１つの出力手段と；前記出力手段に出力信号を与えるように、前記第１および少なくとも一つの他の変調パターンを合成する合成手段と、これにより、前記第１および少なくとも一つの他の変調パターンの合成が、個別の出力を生じさせ、それによって、動的パターン認識演算装置を与えること：を含むパターン認識演算装置。１０．次のステップを含む、パターン認識演算に用いる動的像の数学的モデルを与える方法：ａ）変調状態の第１の組を生じさせる量子化された情報に応じて変調された第１のパターンを有する第１の入力波面を表す、第１の入力モデルを与えるステップ；ｂ）変調状態の少なくとも１つの他の組を生じさせる量子化された情報に応じて変調された少なくとも１つの他のパターンを有する、少なくとも１つの他の入力波面を表す、少なくとも１つの他の入力モデルを与えるステップ，およびｃ）前記第１のおよび少なくとも１つの他の変調状態の組の合成のための前記動的像の位置における、前記第１の入力波面および前記少なくとも一つの他の入力波面の合成から生ずるエネルギーの分配を演算することにより、少なくとも１つの動的像の像成分を表す、動的像のモデルを与えるステップ，それによって、多重変調された入力パターンからのエネルギーの合成より生ずる前記動的画像内におけるエネルギーの分配の、数学的モデルを与える。１１．ｄ）前記動的像のモデルから、前記変調状態に対して演算関数の関係がある出力波形の生成に寄与することができる像成分のサブセットを、分離するステップ，それによって、前記パターン認識演算を与えるために用いられうる動的像内のエネルギー分配を表す、前記動的像モデルを与えるステップ：を含む請求項１０の発明。１２．ｅ）少なくとも１つの出力を生じさせるための前記像成分のサブセットからのエネルギーを分離するための、光学装置の要素の配列を表す、分離装置モデルを与えるステップ，それによって、前記多重変調された入力パターンから生じた前記動的像に調和しているパターン認識光学装置の数学的モデルを与えるステップ；を含む請求項１０の発明。１３．ｆ）次のうちの少なくとも１つを変更するステップ：（ｉ）前記第１の入力モデルにおける前記第１のパターンの表現、（ｉ）前記少なくとも１つの他の入力モデルにおける前記少なくとも１つの他のパターンの表現；ｇ）実質的に最適化されたパターン認識の構成が達せられるまで、ステップｃ）〜ｆ）を繰り返すステップ，それによって、前記パターン認識演算を達成するための、前記光学装置の要素の配列を最適化した表現を与えるステップ：を含む請求項１０の発明。１４．次のステップを含む、パターン認識演算に用いる動的像の数学的モデルを与える方法：ａ）（ｉ）変調状態の第１の組を生じさせる量子化された情報に応じて変調された第１の入力波面、および（ｉｉ）前記第１の入力波面に第１のパターンを銘記するための入力光学装置の要素の第１の配列、とを表す第１の入力モデルを与えるステップ；ｂ）（ｉ）変調状態の少なくとも１つの他の組を生じさせる量子化された情報に応じて変調された少なくとも１つの他の入力波面、および（ｉｉ）前記少なくとも１つの他の入力波面に他のパターンを銘記するための入力光学装置の要素の少なくとも１つの他の配列、とを表す少なくとも１つの他の入力モデルを与えるステップ；ｃ）入力光学装置の要素の第１の配列により修正される前記第１の入力波形と、前記入力光学装置の要素の少なくとも１つの他の配列により修正される前記少なくとも１つの他の入力波形との合成、から生ずる前記変調状態の組の合成、に対する前記動的像の位置におけるエネルギーの分配を演算することによって、少なくとも１つの動的像の像成分を表す、動的像のモデルを与えるステップ，それによって、多重変調されたパターンからの合成エネルギーより生ずる、前記動的像内におけるエネルギーの分配の数学的モデルを与えるステップ。１５．ｄ）前記動的像のモデルから、前記変調状態に対して演算関数の関係がある出力波形の生成に寄与することができる像成分のサブセットを、分離するステップ，それによって、前記パターン認識演算を与えるために用いられうる動的像内のエネルギー分配を表す、前記動的像モデルを与えるステップ：を含む請求項１４の発明。１６．ｅ）少なくとも１つの出力を生じさせるための前記像成分のサブセットからのエネルギーを分離するための、出力光学装置の要素の配列を表す、分離装置モデルを与えるステップ，それによって、互いに、および前記多重変調された入力パターンから生じた前記動的像に、調和しているパターン認識光学装置の数学的モデルを与えるステップ；を含む請求項１５の発明。１７．ｆ）次のうちの少なくとも１つを変更するステップ：（ｉ）前記第１の入力モデルにおける入力光学装置の要素の第１の配列、および（ｉｉ）前記少なくとも１つの他の入力モデルにおける前記入力光学装置の要素の少なくとも１つの他の配列、およびｇ）実質的に最適化されたパターン認識の構成が達せられるまで、ステップｃ）〜ｆ）を繰り返すステップ，それによって、実質的に最適化された前記パターン認識の光学装置を与えるステップ：を含む請求項１０の発明。