DE112018007244T5 - Lichterfassungsvorrichtung und lichterfassungsverfahren - Google Patents

Abstract

Eine Vielzahl von Pixeln ist zweidimensional in einer Matrix angeordnet und umfasst jeweils einen ersten lichtempfindlichen Abschnitt und einen zweiten lichtempfindlichen Abschnitt. Eine Vielzahl erster Verdrahtungen verbindet für jede Zeile eine Vielzahl erster lichtempfindlicher Abschnitte miteinander. Eine Vielzahl zweiter Verdrahtungen verbindet eine Vielzahl von zweiten lichtempfindlichen Abschnitten für jede Spalte miteinander. Eine erste Leseeinheit 21 ist dazu eingerichtet, Signaldaten durch wenigstens einige der Vielzahl erster Verdrahtungen zu lesen. Eine zweite Leseeinheit 31 ist dazu eingerichtet, Signaldaten durch wenigstens einige der Vielzahl zweiter Verdrahtungen zu lesen. Die erste Leseeinheit 21 hat eine Lesepixel-Einstelleinheit 26, die dazu eingerichtet ist, auf der Grundlage der in dem ersten Einzelbild gelesenen Signaldaten eine Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in einem zweiten Einzelbild nach einem ersten Einzelbild aus der Vielzahl von Pixeln einzustellen.

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lichterfassungsvorrichtung und ein Lichterfassungsverfahren.
• Stand der Technik
• Bekannte Lichterfassungsvorrichtungen umfassen eine Vielzahl von Pixeln (Patentliteratur 1). Die Vielzahl von Pixeln ist zweidimensional in einer Matrix angeordnet. Jedes der Vielzahl von Pixeln hat ein Paar lichtempfindliche Abschnitte. Jeweils eines der Paare von lichtempfindlichen Abschnitten für jede Zeile ist durch erste Schaltungen miteinander verbunden. Das jeweils andere der Paare von lichtempfindlichen Abschnitten für jede Spalte ist durch zweite Schaltungen miteinander verbunden. In Zeilenrichtung projizierten Signaldaten werden aus den ersten Schaltungen gelesen. In Spaltenrichtung projizierte Signaldaten werden aus den zweiten Schaltungen gelesen.
• Literaturverzeichnis
• Patentliteratur
• [Patentliteratur 1] Internationale PCT-Veröffentlichung Nr. W02003/049190
• Übersicht über die Erfindung
• Technisches Problem
• Die oben beschriebene bekannte Lichterfassungsvorrichtung hat einen Aufbau mit einer Lichtempfangseinheit, bei der jedes einer Vielzahl von zweidimensional angeordneten Pixeln ein Paar lichtempfindliche Abschnitte aufweist. Jeweils eines der Paare von lichtempfindlichen Abschnitten für jede Zeile ist durch erste Verdrahtungen miteinander verbunden. In ähnlicher Weise ist das jeweils andere der Paare von lichtempfindlichen Abschnitten für jede Spalte in jeder Spalte durch zweite Verdrahtungen miteinander verbunden. Eine Ausgangsdatenmenge bei einem Aufbau mit dieser Lichtempfangseinheit ist ähnlich wie in dem Fall, bei dem zwei eindimensionale Sensoren mit einer Vielzahl von Pixeln kombiniert sind. Aus diesem Grund hat die zuvor erwähnte Lichterfassungsvorrichtung eine geringere Ausgangsdatenmenge als die Ausgangsdatenmenge eines allgemeinen zweidimensionalen Sensors. Infolge dieses Aufbaus kann eine zweidimensionale Position eines auf eine Lichtempfangseinheit auftreffenden Lichtpunkts schnell erkannt werden. Aufgrund dieser Eigenschaft wird die vorgenannte Lichterfassungsvorrichtung in vielen Instrumenten zum Erfassen eines sich bewegenden Körpers in Vermessungsinstrumenten, zur Positionierung in Druckern und dergleichen verwendet. Der Markt verlangt, die Erfassungsgeschwindigkeit der oben beschriebenen Lichterfassungsvorrichtung weiter zu erhöhen.
• In der oben beschriebenen Lichterfassungsvorrichtung werden die Signaldaten in jedem der mit der ersten und zweiten Verdrahtung verbundenen Pixel gelesen. Wenn die Anzahl der Pixel, die das Lesen ausführen, erhöht wird, wird die Auflösung bei der Erfassung einer Position des einfallenden Lichtpunkts höher. Aus diesem Grund nimmt die Lesegeschwindigkeit ab, obwohl die Positionserfassungsgenauigkeit bei der Erfassung einer Position des einfallenden Lichtpunkts, d.h. der Grad der Genauigkeit bei der Erfassung einer Einfallsposition des einfallenden Lichtpunkts, verbessert wird. Wenn daneben die Anzahl der Pixel, die das Lesen ausführen, reduziert ist, ist die Lesegeschwindigkeit verbessert. In diesem Fall verschlechtert sich aufgrund der Verschlechterung der Auflösung bei der Erfassung der Position des einfallenden Lichtpunkts die Genauigkeit der Positionserfassung bei der Erfassung der Position des einfallenden Lichtpunkts.
• Ein Ziel eines ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lichterkennungsvorrichtung anzugeben, bei der die Erfassungsgeschwindigkeit verbessert werden kann und die Genauigkeit der Positionserfassung bei der Erfassung der Position eines einfallenden Lichtpunkts, d.h. ein Genauigkeitsgrad bei der Erfassung der Einfallsposition eines einfallenden Lichtpunkts, gewährleistet ist. Ein Ziel eines zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Lichterfassungsverfahren anzugeben, bei dem die Erfassungsgeschwindigkeit verbessert werden kann und die Positionserfassungsgenauigkeit bei der Erfassung einer Position eines einfallenden Lichtpunkts, d.h. ein Genauigkeitsgrad bei der Erfassung einer Einfallsposition eines einfallenden Lichtpunkts, gewährleistet ist.
• Lösung des Problems
• Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Lichterfassungsvorrichtung angegeben, die eine Einfallsposition von Licht erfasst. Diese Lichterfassungsvorrichtung umfasst eine Vielzahl von Pixeln, eine Vielzahl von ersten Verdrahtungen, eine Vielzahl von zweiten Verdrahtungen, eine erste Leseeinheit und eine zweite Leseeinheit. Die Vielzahl von Pixeln ist zweidimensional in einer Matrix angeordnet und enthält jeweils einen ersten lichtempfindlichen Abschnitt und einen zweiten lichtempfindlichen Abschnitt. Die Vielzahl der ersten Verdrahtungen verbindet für jede Zeile eine Vielzahl der ersten lichtempfindlichen Abschnitte miteinander. Die Vielzahl von zweiten Verdrahtungen verbindet für jede Spalte eine Vielzahl der zweiten lichtempfindlichen Abschnitte miteinander. Die erste Leseeinheit ist dazu eingerichtet, Signaldaten durch wenigstens einige der Vielzahl der ersten Verdrahtungen zu lesen. Die zweite Leseeinheit ist dazu eingerichtet, Signaldaten durch wenigstens einige der Vielzahl der zweiten Verdrahtungen zu lesen. Die erste Leseeinheit hat eine Lesepixel-Einstelleinheit, die dazu eingerichtet ist, auf der Grundlage der in dem ersten Einzelbild gelesenen Signaldaten eine Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in einem zweiten Einzelbild, das auf ein erstes Einzelbild folgt, aus der Vielzahl von Pixeln einzustellen.
• In diesem ersten Aspekt ist die Lesepixel-Einstelleinheit dazu eingerichtet, eine Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild aus der Vielzahl von Pixeln auf der Grundlage der in dem ersten Einzelbild gelesenen Signaldaten einzustellen. Aus diesem Grund wird beispielsweise in der ersten Leseeinheit in dem zweiten Einzelbild aus der Vielzahl von Pixeln auf der Grundlage der in dem ersten Einzelbild gelesenen Signaldaten eine Pixelgruppe ausgewählt, die zum Erfassen einer Lichteinfallsposition geeignet ist, und werden die Signaldaten gelesen. In diesem Fall wird eine in dem zweiten Einzelbild zu lesende Pixelgruppe auf der Grundlage der in dem ersten Einzelbild gelesenen Signaldaten eingestellt. Daher wird selbst dann, wenn die Anzahl der Pixel, die die Signaldaten lesen, reduziert ist, die Positionserfassungsgenauigkeit bei der Erfassung einer Position eines einfallenden Lichtpunkts, d.h. der Genauigkeitsgrad bei der Erfassung einer Einfallsposition eines einfallenden Lichtpunkts, beibehalten. Das heißt, während die Positionserfassungsgenauigkeit bei der Erfassung der Position eines einfallenden Lichtpunkts beibehalten wird, kann die Anzahl der gelesenen Pixel reduziert werden. Wenn die Anzahl der gelesenen Pixel reduziert ist, kann die Geschwindigkeit bei der Erfassung der Einfallsposition eines Lichtpunkts verbessert werden. Daher kann sowohl die Positionserfassungsgenauigkeit bei der Erfassung der Position eines einfallenden Lichtpunkts gewährleistet als auch die Geschwindigkeit der Positionserfassung verbessert werden.
• In diesem ersten Aspekt kann die Lesepixel-Einstelleinheit dazu eingerichtet sein, eine Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem ersten Einzelbild auf eine erste Pixelgruppe der Vielzahl von Pixeln einzustellen, und dazu eingerichtet sein, auf der Grundlage der in dem ersten Einzelbild gelesenen Signaldaten die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild auf eine zweite Pixelgruppe einzustellen, die mit einigen ersten Verdrahtungen der Vielzahl von ersten Verdrahtungen verbunden ist, die mit der ersten Pixelgruppe verbunden sind. In diesem Fall wird die zweite Pixelgruppe auf der Grundlage der Signaldaten in dem ersten Einzelbild bestimmt, in dem die Pixel das Lesen aus der ersten Pixelgruppe ausführen, die derart eingerichtet ist, dass sie ein größerer Bereich als die zweite Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild ist. Selbst wenn die Anzahl der gelesenen Pixel reduziert ist, ist daher die Positionserfassungsgenauigkeit bei der Erfassung der Position eines einfallenden Lichtpunktes gewährleistet.
• In diesem ersten Aspekt kann die Lesepixel-Einstelleinheit eine Teilungseinheit, eine Vergleichseinheit und eine Bestimmungseinheit haben. Die Teilungseinheit kann dazu eingerichtet sein, die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild in eine Vielzahl von Gruppen zu teilen, indem sie Bereiche partitioniert, in denen die Vielzahl von Pixeln angeordnet sind. Die Vergleichseinheit kann dazu eingerichtet sein, aus jeder der Gruppen gelesene Signaldaten zwischen den durch die Teilungseinheit abgeteilten Gruppen zu vergleichen. Die Bestimmungseinheit kann dazu eingerichtet sein, die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild auf der Grundlage der Vergleichsergebnisse der Vergleichseinheit zu bestimmen. In diesem Fall wird die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild auf der Grundlage von Vergleichsergebnissen zwischen den geteilten Gruppen bestimmt. Aus diesem Grund wird im Vergleich zu dem Fall, bei dem Signaldaten, die aus der Vielzahl der ersten Verdrahtungen gelesen werden, zur Bestimmung einer Pixelgruppe in der vorliegenden Form ohne Partitionierung eines Bereichs verwendet werden, die Pixelgruppe einfach und schnell geändert.
• In diesem ersten Aspekt kann die erste Leseeinheit eine Binning-Leseeinheit haben, die dazu eingerichtet ist, Signaldaten zu lesen, indem sie Informationen von Signalen, die von der Vielzahl der ersten Verdrahtungen in jeder der Gruppen ausgegeben werden, zu einem Signal für jede der Gruppen kompiliert, die durch die Teilungseinheit abgeteilt werden. Die Vergleichseinheit kann dazu eingerichtet sein, Signaldaten, die von der Binning-Leseeinheit gelesen werden, zwischen den Gruppen zu vergleichen. In diesem Fall wird ein Binning-Lesevorgang ausgeführt, bei dem Signaldatenstücke, die von der Vielzahl der ersten Verdrahtungen für jede der Gruppen ausgegeben werden, zusammen als ein Signaldatenstück gelesen werden. Dementsprechend wird die Lesegeschwindigkeit, während die Informationen jedes Signaldatenstücks, das von der Vielzahl der ersten Verdrahtungen ausgegeben wird, reflektiert werden, im Vergleich zu dem Zeitpunkt verbessert, zu dem jedes Signaldatenstück, das von der Vielzahl der ersten Verdrahtungen ausgegeben wird, einzeln gelesen wird.
• In diesem ersten Aspekt kann die Teilungseinheit dazu eingerichtet sein, die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild auf der Grundlage der Vergleichsergebnisse der Vergleichseinheit in eine Vielzahl von Gruppen zu teilen. In diesem Fall wird die Position des Abteilens einer Pixelgruppe einfach und schnell geändert, verglichen mit dem Fall, bei dem jedes Signaldatenstück, das aus der Vielzahl der ersten Verdrahtungen gelesen wird, einzeln für das Gruppieren verwendet wird. Dementsprechend wird selbst dann, wenn sich die Einfallsposition eines Lichtpunkts bewegt, die Position des Abteilens einer Pixelgruppe entsprechend ihrer Bewegung in geeigneter Weise geändert. Daher werden die Signaldaten jeder der Gruppen leicht und genau verglichen.
• In diesem ersten Aspekt kann die Teilungseinheit dazu eingerichtet sein, die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Teilbild in eine Vielzahl von Gruppen basierend auf einem Betrag der zeitlichen Änderung eines durch Vergleich durch die Vergleichseinheit bezogenen Vergleichswertes zu teilen. Die Bestimmungseinheit kann dazu eingerichtet sein, die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild auf der Grundlage des Betrags der zeitlichen Änderung zu bestimmen. Entsprechend dieser Konfiguration kann die Position des Abteilens einer Pixelgruppe und der Pixelgruppe zum Auslesen der Signaldaten in dem zweiten Teilbild im Vergleich zu den Signaldaten, die aus der Vielzahl der ersten Verdrahtungen und der Vielzahl der zweiten Verdrahtungen in der vorliegenden Form ausgelesen werden, einfach und schnell geändert werden. Wenn die Position des Abteilens einer Pixelgruppe entsprechend der Bewegung der Einfallsposition eines Lichtpunkts entsprechend geändert wird, können die Signaldaten jeder der Gruppen einfach und genau verglichen werden. Wenn die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten entsprechend der Bewegung der Einfallsposition eines Lichtpunkts in geeigneter Weise geändert wird, kann die Positionserfassungsgenauigkeit bei der Erfassung der Position eines einfallenden Lichtpunkts verbessert werden.
• In diesem ersten Aspekt kann die Teilungseinheit dazu eingerichtet sein, die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild in eine Vielzahl von Gruppen zu teilen, wenn der durch Vergleich durch die Vergleichseinheit bezogene Vergleichswert oder der Betrag der zeitlichen Änderung des Vergleichswertes einen vorgegebenen Wert überschreitet. Da in diesem Fall das Gruppieren einer Pixelgruppe zu einem geeigneten Zeitpunkt in Übereinstimmung mit der Einstellung eines vorbestimmten Wertes ausgeführt werden kann, kann die Häufigkeit des Gruppierens verringert werden. Wenn die Häufigkeit der von der Teilungseinheit ausgeführten Gruppierung verringert wird, kann die Geschwindigkeit der Erfassung der Einfallsposition eines einfallenden Lichtpunkts verbessert werden.
• In diesem ersten Aspekt kann die Bestimmungseinheit dazu eingerichtet sein, eine Pixelgruppe, die sich von einer Pixelgruppe unterscheidet, die Signaldaten in einem vorhergehenden Einzelbild des zweiten Einzelbildes liest, als die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild zu bestimmen, wenn der durch Vergleich durch die Vergleichseinheit erhaltene Vergleichswert oder der Betrag der zeitlichen Änderung des Vergleichswertes einen vorbestimmten Wert überschreitet. In diesem Fall kann die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten zu einem geeigneten Zeitpunkt in Übereinstimmung mit der Einstellung eines vorbestimmten Wertes geändert werden. Während also die Positionserfassungsgenauigkeit bei der Erfassung der Position eines einfallenden Lichtpunkts gewährleistet ist, kann die Häufigkeit des Gruppierens reduziert werden. Wenn die Häufigkeit des von der Teilungseinheit ausgeführten Gruppierens verringert wird, kann die Geschwindigkeit der Erfassung einer Einfallsposition eines einfallenden Lichtpunkts verbessert werden.
• In diesem ersten Aspekt kann die Lesepixel-Einstelleinheit weiterhin über eine Berechnungseinheit verfügen, die dazu eingerichtet ist, eine Schwerpunktposition von Projektionsdaten in Zeilen- oder Spaltenrichtung von Signalen zu berechnen, die über wenigstens einige der Vielzahl von ersten Verdrahtungen ausgegeben werden. Die Teilungseinheit kann dazu eingerichtet sein, die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild in eine Vielzahl von Gruppen zu teilen, indem sie auf der Grundlage der von der Berechnungseinheit berechneten Schwerpunktposition Bereiche partitioniert, in denen die Vielzahl von Pixeln angeordnet ist. Die Bestimmungseinheit kann dazu eingerichtet sein, eine Pixelgruppe zu bestimmen, die als die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild auf der Grundlage der von der Berechnungseinheit berechneten Schwerpunktposition festzulegen ist. Da in diesem Fall das Gruppieren auf der Grundlage der Schwerpunktposition erfolgt, können die Signaldaten zwischen den Gruppen leicht verglichen werden.
• Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Lichterfassungsverfahren zum Erfassen einer zweidimensionalen Lichteinfallsposition mit Hilfe einer Lichterfassungsvorrichtung angegeben. Die Lichterfassungsvorrichtung umfasst Pixel, eine Vielzahl von ersten Verdrahtungen, eine Vielzahl von zweiten Verdrahtungen, eine erste Leseeinheit und eine zweite Leseeinheit. Die eine Vielzahl von Pixeln ist zweidimensional in einer Matrix angeordnet und enthält jeweils einen ersten lichtempfindlichen Abschnitt und einen zweiten lichtempfindlichen Abschnitt. Die Vielzahl der ersten Verdrahtungen verbindet für jede Zeile eine Vielzahl der ersten lichtempfindlichen Abschnitte miteinander. Die Vielzahl von zweiten Verdrahtungen verbindet für jede Spalte eine Vielzahl der zweiten lichtempfindlichen Abschnitte miteinander. Dieses Lichterfassungsverfahren umfasst das Lesen von in Zeilenrichtung projizierten Signaldaten aus Signalen, die durch wenigstens einige der Vielzahl von ersten Verdrahtungen ausgegeben werden, das Lesen von in Spaltenrichtung projizierten Signaldaten aus Signalen, die durch wenigstens einige der Vielzahl von zweiten Verdrahtungen ausgegeben werden, und das Erfassen einer zweidimensionalen Lichteinfallsposition aus zwei Stücken der gelesenen Signaldaten. Die zwei Signaldatenstücke werden durch wenigstens einige der Vielzahl erster Verdrahtungen in einer Vielzahl von Einzelbildern gelesen. Eine Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in einem zweiten auf ein erstes Einzelbild folgenden Einzelbild wird aus der Vielzahl von Pixeln auf der Grundlage der in dem ersten Einzelbild gelesenen Signaldaten gesetzt.
• In diesem zweiten Aspekt wird eine Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild nach dem ersten Einzelbild aus der Vielzahl von Pixeln auf der Grundlage von Signaldaten, die durch einen Leseschritt in dem ersten Einzelbild gelesen wurden, gesetzt. Aus diesem Grund können Signaldaten in dem zweiten Einzelbild aus einer Pixelgruppe der Vielzahl von Pixeln gelesen werden, die zum Erfassen einer Lichteinfallsposition auf der Grundlage der in dem ersten Einzelbild gelesenen Signaldaten geeignet sind. In diesem Fall wird eine zu lesende Pixelgruppe auf der Grundlage der in dem ersten Einzelbild gelesenen Signaldaten eingestellt. Selbst wenn die Anzahl der Pixel, die die Signaldaten lesen, reduziert wird, ist daher die Positionserfassungsgenauigkeit bei der Erfassung einer Position eines einfallenden Lichtpunkts, d.h. der Grad der Genauigkeit bei der Erfassung einer Einfallsposition eines einfallenden Lichtpunkts, gewährleistet. Wenn die Anzahl der Pixel, die gelesen werden, reduziert wird, verbessert sich die Geschwindigkeit bei der Erfassung der Position eines einfallenden Lichtpunkts.
• Vorteilhafte Effekte der Erfindung
• Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Lichterfassungsvorrichtung anzugeben, bei der die Geschwindigkeit der Erfassung einer Einfallsposition verbessert und die Genauigkeit der Positionserfassung bei der Erfassung der Position eines einfallenden Lichtpunkts, d.h. die Genauigkeit bei der Erfassung der Einfallsposition eines einfallenden Lichtpunkts, gewährleistet ist. Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Lichterfassungsverfahren anzugeben, bei dem die Geschwindigkeit der Erfassung einer Einfallsposition verbessert wird und die Positionserfassungsgenauigkeit bei der Erfassung einer Position eines einfallenden Lichtpunkts bei der Erfassung einer Einfallsposition des Lichts gewährleistet ist.
• Figurenliste
• 1 ist ein Blockschaltbild einer Lichterfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
• 2 ist ein schematischer Schaltplan der Lichterfassungsvorrichtung.
• 3 ist eine Ansicht, die die Lichterfassungsvorrichtung beim Lesen von Signaldaten zeigt.
• 4 ist eine Ansicht, die eine Helligkeitsverteilung von Signaldaten darstellt, die in einer Zeilenrichtung projiziert werden.
• 5 ist eine Ansicht, die eine Helligkeitsverteilung von in Spaltenrichtung projizierten Signaldaten veranschaulicht.
• 6 ist eine Ansicht, die das partielle Lesen und Binning-Lesen von Signaldaten durch die Lichterfassungsvorrichtung veranschaulicht.
• 7 ist eine Ansicht, die das Lesen von Signaldaten durch Binning-Lesen darstellt.
• 8 ist eine Ansicht, die das Lesen von Signaldaten durch Binning-Lesen darstellt.
• 9 ist eine Ansicht, die die Verarbeitung veranschaulicht, wenn sich ein Lichtpunkt bewegt hat.
• 10 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem Vergleichswert, den man durch Vergleich durch eine Vergleichseinheit erhält, und einem Schwellenwert veranschaulicht.
• 11 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem Vergleichswert, den man durch Vergleich durch die Vergleichseinheit erhält, und einem Schwellenwert veranschaulicht.
• 12 ist eine Ansicht, die die Verarbeitung veranschaulicht, wenn sich ein Lichtpunkt bewegt hat.
• 13 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung durch eine Leseschaltung veranschaulicht.
• Beschreibung der Ausführungsform
• Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben. In der Beschreibung werden die gleichen Bezugszeichen für die gleichen Elemente oder Elemente mit der gleichen Funktion verwendet, wobei auf eine doppelte Beschreibung verzichtet wird.
• Zunächst wird unter Bezugnahme auf 1 bis 5 die gesamte Konfiguration einer Lichterfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 1 ist ein Blockschaltbild der Lichterfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 2 ist ein schematischer Schaltplan der Lichterfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 3 ist eine Ansicht zur Beschreibung der Lichterfassungsvorrichtung, die Signaldaten liest. 4 und 5 sind Ansichten zur Beschreibung der von der Lichterfassungsvorrichtung gelesenen Signaldaten.
• Eine Lichterfassungsvorrichtung 1 ist ein Profilsensor zum Erfassen einer zweidimensionalen Lichteinfallsposition und liest ein aufgrund von einfallendem Licht erzeugtes Signal als zweidimensionale Projektionsdaten, die einer Einfallsposition, d.h. einem zweidimensionalen Profil, entsprechen. In der vorliegenden Ausführungsform erfasst die Lichterfassungsvorrichtung 1 kontinuierlich die Einfallsposition eines Lichtpunktes in einer Vielzahl von Einzelbildern. Dabei bezeichnet „ein Einzelbild“ eine Periode einer Lichterfassung, die von der Lichterfassungsvorrichtung 1 ausgeführt wird.
• Die Lichterfassungsvorrichtung 1 umfasst eine Sensor-Lichtempfangseinheit 10, eine Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 und eine Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31. Zum Beispiel ist die Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 eine erste Leseeinheit und die Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 eine zweite Leseeinheit. Projektionsdaten eines Signals, das erzeugt wird, wenn Licht eines Lichtpunktes von der Sensor-Lichtempfangseinheit 10 empfangen wird, werden von der Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 und der Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 gelesen. Wie in 2 dargestellt, hat die Sensor-Lichtempfangseinheit 10 eine Vielzahl von Pixeln 11, eine Vielzahl von Verdrahtungen 12, die die Vielzahl von Pixeln 11 mit der Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 verbinden, und eine Vielzahl von Verdrahtungen 13, die die Vielzahl von Pixeln 11 mit der Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 verbinden. Zum Beispiel ist die Vielzahl von Verdrahtungen 12 eine Vielzahl von ersten Verdrahtungen und die Vielzahl von Verdrahtungen 13 eine Vielzahl von zweiten Verdrahtungen.
• Die Vielzahl von Pixeln 11 ist zweidimensional in einer Matrix angeordnet. Hier beinhaltet „eine Matrix“ auch ein zweidimensionales dichtestes Packungsmuster wie beispielsweise ein Wabenmuster. Jedes der Vielzahl von Pixeln 11 umfasst einen lichtempfindlichen Abschnitt 15 und einen lichtempfindlichen Abschnitt 16. Jeder der lichtempfindlichen Abschnitte 15 und 16 umfasst ein lichtempfindliches Element, wie beispielsweise eine Fotodiode. Jeder der lichtempfindlichen Abschnitte 15 und 16 kann eine Vielzahl von Lichtempfangselementen umfassen. Wenn zum Beispiel die lichtempfindlichen Abschnitte 15 in ersten lichtempfindlichen Abschnitten enthalten sind, sind die lichtempfindlichen Abschnitte 16 in zweiten lichtempfindlichen Abschnitten enthalten.
• Der lichtempfindliche Abschnitt 15 und der lichtempfindliche Abschnitt 16, die in demselben Pixel 11 enthalten sind, liegen nebeneinander, wenn sie in einer Richtung senkrecht zu einer Zeilen- und einer Spaltenrichtung betrachtet werden. Das heißt, in der Sensor-Lichtempfangseinheit 10 sind eine Vielzahl von lichtempfindlichen Abschnitten 15 und eine Vielzahl von lichtempfindlichen Abschnitten 16 in Zeilen- und Spaltenrichtung in jedem der Pixel 11 angeordnet.
• Die Vielzahl der Verdrahtungen 12 verbindet die Vielzahl von lichtempfindlichen Abschnitten 15 in jeder Zeile miteinander. Jede der Verdrahtungen 12 erstreckt sich in Zeilenrichtung und verbindet die Vielzahl von lichtempfindlichen Abschnitten 15, die in einer Zeile in Zeilenrichtung angeordnet sind, miteinander. Die Verdrahtungen 12 können jeweils eine Vielzahl von Schaltelementen umfassen, die in einer den lichtempfindlichen Abschnitten 15 entsprechenden Weise vorgesehen sind. In diesem Fall ist die Vielzahl von lichtempfindlichen Abschnitten 15, die in einer Zeile in Zeilenrichtung angeordnet ist, elektrisch miteinander verbunden, wenn die Vielzahl von Schaltelementen in den jeweiligen Verdrahtungen 12 eingeschaltet ist.
• Die Vielzahl der Verdrahtungen 13 verbindet die Vielzahl der lichtempfindlichen Abschnitte 16 in jeder Spalte miteinander. Jede der Verdrahtungen 13 erstreckt sich in Spaltenrichtung und verbindet die Vielzahl der in einer Zeile in Spaltenrichtung angeordneten lichtempfindlichen Abschnitte 16 elektrisch miteinander. Die Verdrahtungen 13 können jeweils eine Vielzahl von Schaltelementen umfassen, die in einer den lichtempfindlichen Abschnitten 16 entsprechenden Weise vorgesehen sind. In diesem Fall ist die Vielzahl von lichtempfindlichen Abschnitten 16, die in einer Zeile in der Spaltenrichtung angeordnet sind, elektrisch miteinander verbunden, wenn die Vielzahl von Schaltelementen in den jeweiligen Verdrahtungen 13 eingeschaltet ist.
• Die Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 und die Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 bestehen aus einem Register, einem Speicher, einem Komparator, einer Berechnungseinheit, einem Multiplexer, einem Selektor und einem A/D-Wandler, die aus verschiedenen Arten von Logikschaltungen wie UND/ODER/NICHT/XOR-Gattern bestehen; und Hardware einschließlich einer Stromquellen-Steuerschaltung und dergleichen. Darüber hinaus können einige oder die Gesamtheit der Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 und der Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 aus einer integrierten Schaltung bestehen, wie beispielsweise einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) oder einem FPGA (Field Programmable Gate Array). Die Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 und die Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 werden in Übereinstimmung mit einem eingebauten Steuerprogramm, einem externen Steuerprogramm, verschiedenen Arten von Steuersignalen oder ähnlichem gesteuert und betrieben.
• Die Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 hat weiterhin eine erste Ausgangsleitung 22, die Signale aus der Vielzahl von lichtempfindlichen Abschnitten 15 nach außen abgibt, und eine Vielzahl von Schaltelementen 23, die den Verbindungszustand zwischen jeder der Verdrahtungen 12 und der ersten Ausgangsleitung 22 umschalten. Die Vielzahl von Schaltelementen 23 ist zwischen den jeweiligen Verdrahtungen 12 und der ersten Ausgangsleitung 22 vorgesehen. Wenn die Schaltelemente 23 eingeschaltet sind, sind die mit den eingeschalteten Schaltelementen 23 verbundenen Verdrahtungen 12 und die erste Ausgangsleitung 22 elektrisch miteinander verbunden. Die Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 liest Signaldaten durch wenigstens einige der Vielzahl von Verdrahtungen 12, indem sie die Vielzahl von Schaltelementen 23 steuert.
• Beispielsweise liest, wie in 3 dargestellt, die Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 die Signaldaten X aus der Vielzahl der lichtempfindlichen Abschnitte 15 durch die Vielzahl der Verdrahtungen 12. Die Signaldaten X sind Signaldaten, die in Zeilenrichtung projiziert werden, wobei die Ausgangssignale aus der Vielzahl von lichtempfindlichen Abschnitten 15, die über die gleiche Verdrahtung 12 miteinander verbunden sind, darin summiert werden. In Zeilenrichtung projizierte Signaldaten werden beispielsweise auch als Zeilenrichtungsprofil bezeichnet. 4 veranschaulicht die von der Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 gelesenen Signaldaten X. Die vertikale Achse veranschaulicht eine Helligkeit in den Signaldaten X, und die horizontale Achse veranschaulicht eine Position des Pixels 11, das ein Signal ausgegeben hat, in Spaltenrichtung.
• Die Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 hat weiterhin eine zweite Ausgangsleitung 32, die Signale aus der Vielzahl von lichtempfindlichen Abschnitten 16 nach außen abgibt, und eine Vielzahl von Schaltelementen 33, die den Verbindungszustand zwischen jeder der Verdrahtungen 13 und der zweiten Ausgangsleitung 32 umschalten. Die Vielzahl von Schaltelementen 33 ist zwischen den jeweiligen Verdrahtungen 13 und der zweiten Ausgangsleitung 32 vorgesehen. Wenn die Schaltelemente 33 eingeschaltet sind, sind die mit den eingeschalteten Schaltelementen 33 verbundenen Verdrahtungen 13 und die zweite Ausgangsleitung 32 elektrisch miteinander verbunden. Die Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 liest Signaldaten durch wenigstens einige der Vielzahl von Verdrahtungen 13, indem sie die Vielzahl von Schaltelementen 33 steuert.
• Zum Beispiel liest, wie in 3 dargestellt, die Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 die Signaldaten Y aus der Vielzahl der lichtempfindlichen Abschnitte 16 durch die Vielzahl der Verdrahtungen 13. Bei den Signaldaten Y handelt es sich um Signaldaten, die in Spaltenrichtung projiziert werden, wobei die Ausgangssignale aus der Vielzahl von lichtempfindlichen Abschnitten 16, die über die gleiche Verdrahtung 13 miteinander verbunden sind, darin summiert werden. In die Spaltenrichtung projizierte Signaldaten werden beispielsweise auch als Spaltenrichtungsprofil bezeichnet. 5 veranschaulicht die von der Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 gelesenen Signaldaten Y. Die vertikale Achse veranschaulicht eine Helligkeit in den Signaldaten Y, und die horizontale Achse veranschaulicht eine Position des Pixels 11, das ein Signal ausgegeben hat, in Zeilenrichtung.
• Als nächstes werden die Funktionsblöcke der Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 und der Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 im Detail beschrieben. Wie in 1 dargestellt, hat die Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 eine Teilleseeinheit 24, eine Binning-Leseeinheit 25 und eine Zeilenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 26. Die Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 hat eine Teilleseeinheit 34, eine Binning-Leseeinheit 35 und eine Spaltenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 36.
• Die Teilleseeinheiten 24 und 34 führen ein teilweises Lesen aus, bei dem die Signaldaten nur von einigen der Pixel 11 gelesen werden, die von der Zeilenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 26 und der Spaltenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 36 unter allen Pixeln 11, die die Sensor-Lichtempfangseinheit 10 bilden, eingestellt wurden. Ein teilweises Lesen kann in den Pixeln 11 ausgeführt werden, die in einem Bereich angeordnet sind, der im Voraus unter der Sensor-Lichtempfangseinheit 10 festgelegt wurde, oder kann in den Pixeln 11 ausgeführt werden, in denen eine Helligkeit gleich oder höher als ein vorbestimmter Schwellenwert unter der Sensor-Lichtempfangseinheit 10 erfasst wird. Zum Beispiel kann dieser vorbestimmte Schwellenwert ein Wert sein, den man aus Merkmalsbeträgen, wie einer erfassten Helligkeit, einer Spitzenposition und einer Signaldatenbreite, d.h. einer Profilbreite, erhält, oder es kann ein beliebiger, von einem Benutzer eingestellter Wert sein. In der vorliegenden Ausführungsform liest die Teilleseeinheit 24 Signale nur über die Verdrahtungen 12, die mit einer Pixelgruppe verbunden sind, die durch die Zeilenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 26 festgelegt ist. Die Teilleseeinheit 34 liest Signale nur durch die Verdrahtungen 13, die mit einer Pixelgruppe verbunden sind, die durch die Spaltenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 36 festgelegt ist.
• Die Binning-Leseeinheiten 25 und 35 lesen Signaldaten durch Binning-Lesen aus den Pixeln 11, die in einem im Voraus festgelegten Bereich oder in einem Bereich angeordnet sind, der durch die Zeilenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 26 und die Spaltenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 36 festgelegt ist, d.h. einer Pixelgruppe. In der vorliegenden Ausführungsform liest die Binning-Leseeinheit 25 als ein Signaldatenstück gemeinsam eine Vielzahl von Signaldatenstücken, die von einer vorbestimmten Anzahl von nebeneinander angeordneten Verdrahtungen 12 ausgegeben werden. Als ein Stück Signaldaten liest die Binning-Leseeinheit 35 zusammen eine Vielzahl von Signaldaten, die von einer vorbestimmten Anzahl von nebeneinander angeordneten Verdrahtungen 13 ausgegeben werden, als ein Stück Signaldaten.
• Unter Verwendung einer Addierschaltung können die Binning-Leseeinheiten 25 und 35 zusammen als ein Stück Signaldaten, wie oben beschrieben, Summen, einen Mittelwert der Summen, eine logische Summe, einen Medianwert oder ähnliches von Signaldaten lesen, die von der Vielzahl von Verdrahtungen 12 und der Vielzahl von Verdrahtungen 13 ausgegeben werden, oder sie können, als ein Stück Signaldaten, wie oben beschrieben, zusammen Werte lesen, die man aus den Merkmalsbeträgen wie den Spitzenwerten, den Spitzenpositionen, den Profilbreiten und dergleichen in Signaldaten erhält, d.h. Profildaten, in denen ein von der Vielzahl der Verdrahtungen 12 oder der Vielzahl der Verdrahtungen 13 ausgegebenes Signal projiziert wird.
• Die Zeilenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 26 und die Spaltenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 36 stellen eine Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten aus der Vielzahl von Pixeln 11 ein. In der vorliegenden Ausführungsform sind die vorstehende Pixelgruppe, die durch die Zeilenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 26 und die Spaltenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 36 eingestellt wurde, in einem zusammenhängenden Bereich angeordnet. Die Zeilenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 26 schaltet die Schaltelemente 23 ein, die mit den Verdrahtungen 12 verbunden sind, die Signaldaten lesen. Das heißt, die Zeilenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 26 stellt eine Pixelgruppe für Lesesignaldaten durch die Verdrahtungen 12 ein, indem sie die erste Ausgangsleitung 22 und die Verdrahtungen 12 elektrisch miteinander verbindet. Die Spaltenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 36 schaltet die Schaltelemente 33 ein, die mit den Verdrahtungen 13 verbunden sind, um Signaldaten zu lesen. Das heißt, die Spaltenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 36 stellt eine Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten durch die Verdrahtungen 13 ein, indem sie die zweite Ausgangsleitung 32 und die Verdrahtungen 13 elektrisch miteinander verbindet.
• Die Zeilenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 26 und die Spaltenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 36 stellen aus der Vielzahl von Pixeln 11 eine Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in einem zweiten auf ein erstes Einzelbild folgendes Einzelbild auf der Grundlage von in dem ersten Einzelbild gelesenen Signaldaten ein. Ähnlich wie „ein Einzelbild“, wie oben beschrieben, bezeichnen hier „ein erstes Einzelbild“ und „ein zweites Einzelbild“ eine Periode einer Lichterfassung, die von der Lichterfassungsvorrichtung 1 ausgeführt wird. „Ein erstes Einzelbild“ ist ein beliebiges Einzelbild der Lichterfassung in der Lichterfassungsvorrichtung 1.
• Die Zeilenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 26 und die Spaltenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 36 stellen auf der Grundlage von im Voraus gespeicherten Informationen eine Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in einem Anfangseinzelbild ein, nachdem eine Stromquelle der Lichterfassungsvorrichtung 1 eingeschaltet wurde, oder neben einem Einzelbild, in dem die Erfassung von Signaldaten fehlgeschlagen ist, auf eine Pixelgruppe. Die Pixelgruppe, die auf im Voraus gespeicherten Informationen basiert, wird beispielsweise als erste Pixelgruppe bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform stellen die Zeilenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 26 und die Spaltenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 36 auf eine Pixelgruppe, die aus allen Pixeln 11 besteht, die in der Sensor-Lichtempfangseinheit 10 angeordnet sind, eine Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in einem anfänglichen Einzelbild ein, nachdem die Stromquelle der Lichterfassungsvorrichtung 1 eingeschaltet ist, oder neben einem Einzelbild, in dem die Erfassung von Signaldaten fehlgeschlagen ist.
• In der vorliegenden Ausführungsform stellt die Zeilenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 26 eine Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten ein, indem nur die Schaltelemente 23 eingeschaltet werden, die mit den Verdrahtungen 12 verbunden sind, die Signaldaten lesen. Die Teilleseeinheit 24 liest Signaldaten nur über die Verdrahtungen 12, die mit der Pixelgruppe verbunden sind, die durch die Zeilenrichtungs-Lesepixeleinstelleinheit 26 eingestellt ist. Infolgedessen werden die Signaldaten aus der Vielzahl von lichtempfindlichen Abschnitten 15 gelesen, die in der Pixelgruppe enthalten sind, die durch die Zeilenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 26 eingestellt ist.
• Die Binning-Leseeinheit 25 kann das Binning-Lesen für jede einer vorgegebenen Anzahl von Verdrahtungen 12 der Verdrahtungen 12 ausführen, die mit der Pixelgruppe verbunden sind, die durch die Zeilenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 26 eingestellt wurde. Wenn das Binning-Lesen nicht ausgeführt wird, werden die Signaldaten für jede der Verdrahtungen 12 gelesen. Wenn das Binning-Lesen durch die Binning-Leseeinheit 25 ausgeführt wird, werden die Signaldaten zusammen als ein Signaldatenstück für jede einer vorbestimmten Anzahl von Verdrahtungen 12 gelesen.
• In der vorliegenden Ausführungsform stellt die Spaltenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 36 eine Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten ein, indem nur die Schaltelemente 33 eingeschaltet werden, die mit den Verdrahtungen 13, die Signaldaten lesen verbunden sind. Die Teilleseeinheit 34 liest Signaldaten nur über die Verdrahtungen 13, die mit der Pixelgruppe verbunden sind, die durch die Spaltenrichtungs-Lesepixeleinstelleinheit 36 eingestellt ist. Infolgedessen werden die Signaldaten aus der Vielzahl von lichtempfindlichen Abschnitten 16 gelesen, die in der Pixelgruppe enthalten sind, die durch die Spaltenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 36 festgelegt ist.
• Die Binning-Leseeinheit 35 kann das Binning-Lesen für jede einer vorgegebenen Anzahl von Verdrahtungen 13 der Verdrahtungen 13 ausführen, die mit der Pixelgruppe verbunden sind, die durch die Spaltenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 36 festgelegt ist. Wenn das Binning-Lesen nicht ausgeführt wird, werden die Signaldaten für jede der Verdrahtungen 13 gelesen. Wenn das Binning-Lesen durch die Binning-Leseeinheit 35 ausgeführt wird, werden die Signaldaten zusammen als ein Signaldatenstück für jede einer vorbestimmten Anzahl von Verdrahtungen 13 gelesen.
• Die Zeilenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 26 hat als Funktionseinheiten eine Berechnungseinheit 41, eine Bestimmungseinheit 42, eine Teilungseinheit 43 und eine Vergleichseinheit 44. Die Lesepixeleinstelleinheit 36 hat als Funktionseinheiten eine Berechnungseinheit 51, eine Bestimmungseinheit 52, eine Teilungseinheit 53 und eine Vergleichseinheit 54.
• 4 und 5 zeigen jeweils Signaldaten, die durch wenigstens einen Teil der Vielzahl von Verdrahtungen 12 oder der Vielzahl von Verdrahtungen 13, gelesen werden, d.h. ein Profil. Die Berechnungseinheit 41 berechnet aus den vorstehenden Signaldaten Merkmalsbeträge, wie eine Schwerpunktposition Mpx der Signaldaten, eine Spitzenposition Px, eine Profilbreite Wx der Signaldaten, eine Helligkeit Ix an einer Spitzenposition und ähnliches, dargestellt in 4. Die Berechnungseinheit 51 berechnet aus den vorgenannten Signaldaten Merkmalsbeträge, wie eine Schwerpunktposition Mpy der Signaldaten, eine Spitzenposition Py, eine Profilbreite Wy der Signaldaten, eine Helligkeit ly an einer Spitzenposition und dergleichen, dargestellt in 5. Dementsprechend berechnet jede der Berechnungseinheiten 41 und 51 in Zeilen- und Spaltenrichtung die Einfallsposition eines Lichtpunktes in der Sensor-Lichtempfangseinheit 10, d.h. Bereiche, die mit dem Lichtpunkt in der Sensor-Lichtempfangseinheit 10 bestrahlt werden. Die Einfallsposition des Lichtpunktes in der Sensor-Lichtempfangseinheit 10 kann außerhalb der Lichterfassungsvorrichtung 1 auf der Grundlage der oben beschriebenen Merkmalsbeträge berechnet werden.
• In der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Berechnungseinheit 41 die Schwerpunktposition Mpx in den oben beschriebenen Signaldaten. In der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Berechnungseinheit 51 die Schwerpunktposition Mpy in den oben beschriebenen Signaldaten. Die Schwerpunktposition Mpx ist eine Schwerpunktposition in den Signaldaten, die in Zeilenrichtung durch wenigstens einige der Vielzahl von Verdrahtungen 12 projiziert wird. Die Schwerpunktposition Mpy ist eine Schwerpunktposition in den Signaldaten, die in Spaltenrichtung durch wenigstens einige der Vielzahl von Verdrahtungen 13 projiziert wird. Es besteht die Befürchtung, dass die berechneten Schwerpunktpositionen Mpx und Mpy nicht genau mit den tatsächlichen Positionen der Pixel 11, die physisch angeordnet sind, übereinstimmen. Aus diesem Grund können die Berechnungseinheiten 41 und 51 Positionen ausgeben, die den aus den oben beschriebenen Signaldaten berechneten Schwerpunktpositionen nahekommen. Beispielsweise können die Positionen der Pixel 11, die den berechneten Schwerpunktpositionen am nächsten liegen, als die Schwerpunktpositionen Mpx und Mpy ausgegeben werden. Die Berechnungseinheiten 41 und 51 können die Spitzenpositionen Px und Py, bei denen die Werte der Pixel die maximale Helligkeit aufweisen, als die Schwerpunktpositionen Mpx und Mpy ausgeben. Der Wert des Pixels ist zum Beispiel eine Helligkeit. Die maximale Helligkeit ist beispielsweise ein Maximalwert.
• Die Bestimmungseinheiten 42 und 52 bestimmen eine Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild nach dem ersten Einzelbild auf der Grundlage der in dem ersten Einzelbild gelesenen Signaldaten. Die durch die Bestimmungseinheit 42 bestimmte Pixelgruppe wird durch die Zeilenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 26 als Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild festgelegt. Die durch die Bestimmungseinheit 52 bestimmte Pixelgruppe wird durch die Spaltenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 36 als Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild eingestellt. In der vorliegenden Ausführungsform schaltet die Zeilenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 26 die Schaltelemente 23 ein, die der Pixelgruppe in Bezug auf die von der Bestimmungseinheit 42 bestimmte Pixelgruppe entsprechen. Die Spaltenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 36 schaltet die Schaltelemente 33, die der Pixelgruppe entsprechen, in Bezug auf die von der Bestimmungseinheit 52 bestimmte Pixelgruppe ein.
• Die Bestimmungseinheit 42 bestimmt eine Pixelgruppe, die mit einigen Verdrahtungen 12 der Vielzahl von Verdrahtungen 12 verbunden ist, als die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild. Die Bestimmungseinheit 52 bestimmt eine mit einigen Verdrahtungen 13 der Vielzahl von Verdrahtungen 13 verbundene Pixelgruppe als die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild. Die Pixelgruppe, die mit einigen Verdrahtungen 12 und 13 der Vielzahl von Verdrahtungen 12 und der Vielzahl von Verdrahtungen 13 verbunden ist, wird beispielsweise als zweite Pixelgruppe bezeichnet. Die Bestimmungseinheit 42 bestimmt als Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild die Pixelgruppe, die in so vielen Bereichen angeordnet ist, wie die Anzahl der Pixel im Voraus in Zeilen- und Spaltenrichtung bestimmt wurde, wobei sie sich beispielsweise auf die Schwerpunktposition Mpx der von der Berechnungseinheit 41 berechneten Signaldaten zentriert. Die Bestimmungseinheit 52 bestimmt als Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild die Pixelgruppe, die in so vielen Bereichen angeordnet ist, wie die Anzahl von Pixeln in Zeilen- und Spaltenrichtung im Voraus bestimmt wurde, wobei sie sich auf die Schwerpunktposition Mpx von Signaldaten zentriert, die beispielsweise von der Berechnungseinheit 51 berechnet wurden.
• Wie in 6 dargestellt, bestimmt beispielsweise die Bestimmungseinheit 42 die in einem Bereich R1 angeordnete Pixelgruppe als Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild durch die Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21. Die Teilleseeinheit 24 liest die Signaldaten nur über die Verdrahtungen 12, die mit den lichtempfindlichen Teilen 15 der in dem Bereich R1 angeordneten Pixelgruppe in dem zweiten Einzelbild verbunden sind. In 6 sind der Bereich R1 und der Bereich R2 mit Punktschraffur dargestellt.
• Die Bestimmungseinheit 52 bestimmt die in dem Bereich R2 angeordnete Pixelgruppe als Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild durch die Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31. In dem zweiten Einzelbild liest die Teilleseeinheit 34 die Signaldaten nur über die Verdrahtungen 13, die mit den lichtempfindlichen Abschnitten 15 der in dem Bereich R2 angeordneten Pixelgruppe verbunden sind. In dem zweiten Einzelbild kann das Binning-Lesen in der durch die Bestimmungseinheiten 42 und 52 bestimmten Pixelgruppe durch die Binning-Leseeinheiten 25 und 35 zusammen mit dem teilweisen Lesen ausgeführt werden.
• Die Teilungseinheiten 43 und 53 teilen die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild in eine Vielzahl von Gruppen, indem sie Bereiche partitionieren, in denen die Vielzahl der Pixel 11 in einer Vielzahl von Bereichen angeordnet ist. In der vorliegenden Ausführungsform teilt die Teilungseinheit 43 die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild in eine Vielzahl von Gruppen gemäß den Verdrahtungen 12, die mit den jeweiligen Pixeln 11 verbunden sind, auf der Grundlage der in dem ersten Einzelbild gelesenen Signaldaten. Die Teilungseinheit 53 teilt die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild in eine Vielzahl von Gruppen in Übereinstimmung mit den mit den jeweiligen Pixeln 11 verbundenen Verdrahtungen 13, basierend auf den in dem ersten Einzelbild gelesenen Signaldaten. Das heißt, die Pixel 11, die mit den gleichen Verdrahtungen 12 und 13 verbunden sind, werden in die gleiche Gruppe teilt.
• Wie in 6 dargestellt, teilen beispielsweise die Teilungseinheiten 43 und 53 auf der Grundlage der von den Berechnungseinheiten 41 und 51 berechneten Berechnungsergebnisse die Pixelgruppe zum Lesen der Signaldaten in dem zweiten Einzelbild in vier Gruppen, indem sie die Bereiche, in denen die Vielzahl der Pixel 11 angeordnet ist, in vier Bereiche partitionieren. In der in 6 dargestellten Konfiguration wird die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild in vier Gruppen teilt, indem jede der Vielzahl von Verdrahtungen 12 und die Vielzahl von Verdrahtungen 13 in zwei Gruppen geteilt wird. In der vorliegenden Ausführungsform erhält die Teilungseinheit 43 eine Teilungsposition α aus der Schwerpunktposition Mpx der von der Berechnungseinheit 41 berechneten Signaldaten. Die Teilungseinheit 53 erhält eine Teilungsposition β aus der Schwerpunktposition Mpy der von der Berechnungseinheit 51 berechneten Signaldaten. Die Teilungseinheiten 43 und 53 partitionieren die Bereiche, in denen die Vielzahl der Pixel 11 angeordnet ist, in vier Bereiche gemäß den Teilungspositionen α und β. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Teilungsposition α parallel zu der Zeilenrichtung und die Teilungsposition β parallel zu der Spaltenrichtung.
• In der in 6 dargestellten Konfiguration teilt die Teilungseinheit 43 die mit der Vielzahl von Verdrahtungen 12 verbundene Pixelgruppe in Bezug auf die Teilungsposition α in eine Gruppe 12A und eine Gruppe 12B. Die Teilungseinheit 53 teilt die mit der Vielzahl von Verdrahtungen 13 verbundene Pixelgruppe in Bezug auf die Teilungsposition β in eine Gruppe 13A und eine Gruppe 13B. Die durch die Teilungseinheiten 43 und 53 abzuteilenden Gruppen können im Voraus festgelegt werden.
• Die Teilleseeinheit 24 und 34 führt ein teilweises Lesen für jede der Gruppen aus, die durch die Teilungseinheiten 43 und 53 abgeteilt werden. Zum Beispiel liest die Teilleseeinheit 24 Signaldaten X1 aus der Gruppe 12A auf der einen Seite, die mit der Vielzahl der Verdrahtungen 12 verbunden ist, und liest Signaldaten X2 aus der Gruppe 12B auf der anderen Seite, die mit der Vielzahl der Verdrahtungen 12 verbunden ist. Die Teilleseeinheit 34 liest Signaldaten Y1 aus der Gruppe 13A auf der einen Seite, die mit der Vielzahl der Verdrahtungen 13 verbunden ist, und liest Signaldaten Y2 aus der Gruppe 13B auf der anderen Seite, die mit der Vielzahl der Verdrahtungen 13 verbunden ist.
• In dem in 6 dargestellten Beispiel wird die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten durch die Bestimmungseinheiten 42 und 52 als die in den Bereichen R1 und R2 angeordnete Pixelgruppe bestimmt. Aus diesem Grund liest die Teilleseeinheit 24 die Signaldaten X 1 aus der Pixelgruppe, die in dem Bereich R1 unter der Gruppe 12A auf einer Seite, die mit der Vielzahl der Verdrahtungen 12 verbunden ist, angeordnet ist. Die Teilleseeinheit 24 liest die Signaldaten X2 aus der Pixelgruppe, die in dem Bereich R2 unter der Gruppe 12B auf der anderen Seite angeordnet ist. Die Teilleseeinheit 34 liest die Signaldaten Y1 aus der Pixelgruppe, die in dem Bereich R1 unter der Gruppe 13A auf einer Seite angeordnet ist, die mit der Vielzahl der Verdrahtungen 13 verbunden ist. Die Teilleseeinheit 34 liest die Signaldaten Y2 aus der Pixelgruppe, die in dem Bereich R2 der Gruppe 13B auf der anderen Seite angeordnet ist.
• Die Binning-Leseeinheiten 25 und 35 können Signaldaten lesen, indem sie Informationen von Signalen, die von den Verdrahtungen 12 oder den Verdrahtungen 13 ausgegeben werden, zu einem Signal für jede der durch die Teilungseinheiten 43 und 53 abgeteilten Gruppen zu kompilieren. Zum Beispiel kann die Binning-Leseeinheit 25 Informationen von Signalen, die von der Gruppe 12A ausgegeben werden, als die Signaldaten X1 lesen, indem sie die Informationen in ein Signal kompiliert, und Informationen von Signalen, die von der Gruppe 12B ausgegeben werden, als die Signaldaten X2 lesen, indem sie die Informationen in ein Signal kompiliert.
• Beispielsweise kann die Binning-Leseeinheit 35 Informationen von Signalen, die von der Gruppe 13A ausgegeben werden, als die Signaldaten Y1 lesen, indem sie die Informationen in ein Signal kompiliert, und Informationen von Signalen, die von der Gruppe 13B ausgegeben werden, als die Signaldaten Y2 lesen, indem sie die Informationen in ein Signal kompiliert. In diesem Fall können beispielsweise die Signaldaten X1 und die von der Binning-Leseeinheit 25 gelesenen Signaldaten X2 leicht verglichen werden, wie in 7 und 8 dargestellt.
• Die Vergleichseinheiten 44 und 54 vergleichen die aus jeder der Gruppen gelesenen Signaldaten zwischen den durch die Teilungseinheiten 43 und 53 abgeteilten Gruppen. Zum Beispiel erhalten die Vergleichseinheiten 44 und 54 als Vergleichsergebnis die Vergleichswerte Out(x) und Out(y) durch Vergleich der aus jeder der Gruppen gelesenen Signaldaten. In der vorliegenden Ausführungsform vergleichen die Vergleichseinheiten 44 und 54 die durch Binning-Lesen aus jeder der Gruppen gelesenen Signaldaten. Die Vergleichseinheiten 44 und 54 bestehen aus AD-Wandlern, Spannungsvergleichsschaltungen oder ähnlichem.
• In der vorliegenden Ausführungsform werden die Signaldaten X1, die dem Binning-Lesen aus der Gruppe 12A unterzogen wurden, und die Signaldaten X2, die dem Binning-Lesen aus der Gruppe 12B unterzogen wurden, in die Vergleichseinheit 44 eingegeben. Die Signaldaten Y1, die einem Binning-Lesen aus der Gruppe 13A unterzogen wurden, und die Signaldaten Y2, die einem Binning-Lesen aus der Gruppe 13B unterzogen wurden, werden in die Vergleichseinheit 54 eingegeben. Wenn zum Beispiel die Signaldaten X1 und die Signaldaten X2 eingegeben werden, erhält die Vergleichseinheit 44 den Vergleichswert Out(X) durch den folgenden Ausdruck. Dabei geben die Faktoren Ix1 und Ix2 im folgenden Ausdruck jeweils Helligkeitswerte in den Signaldaten X1 und den Signaldaten X2 an. $$\text{Out}\left(\text{X}\right)=\left(\text{Ix}1-\text{Ix}2\right)/\left(\text{Ix}1+\text{Ix}2\right)$$

  
• Bei gleichmäßigem Lichteinfall auf die Pixelgruppe der Gruppe 12A und die Pixelgruppe der Gruppe 12B, wie in 7 dargestellt, sind der Helligkeitswert Ix1 in den Signaldaten X 1 und der Helligkeitswert Ix2 in den Signaldaten X2 gleich groß. In diesem Fall wird als Vergleichsergebnis Out(X)=0 abgeleitet. Wenn die Einfallsposition eines Lichtpunkts zur Seite der Gruppe 12B, d.h. in Spaltenrichtung, verschoben ist, wie in 8 dargestellt, ist der Helligkeitswert Ix2 in den Signaldaten X2 größer als der Helligkeitswert Ix1 in den Signaldaten X1. In diesem Fall wird als Vergleichsergebnis Out(X)<0 abgeleitet und die Verschiebung der Einfallsposition erkannt.
• Wenn die Signaldaten Y1 und die Signaldaten Y2 eingegeben werden, erhält die Vergleichseinheit 54 den Vergleichswert Out(Y) durch den folgenden Ausdruck. Dabei geben die Faktoren ly1 und ly2 im folgenden Ausdruck jeweils Helligkeitswerte in den Signaldaten Y1 und Y2 an. $$\text{Out}\left(\text{X}\right)=\left(\text{Ix}1-\text{Ix}2\right)/\left(\text{Ix}1+\text{Ix}2\right)$$

  
• Bei gleichmäßigem Lichteinfall auf die Pixelgruppe der Gruppe 13A und die Pixelgruppe der Gruppe 13B sind der Helligkeitswert Iy1 in den Signaldaten Y1 und der Helligkeitswert ly2 in den Signaldaten Y2 gleich. In diesem Fall wird als Vergleichsergebnis Out(Y)=0 abgeleitet. Wenn die Einfallsposition eines Lichtpunkts zu der Seite der Gruppe 12B (in Spaltenrichtung) verschoben wird, ist der Helligkeitswert ly2 in den Signaldaten Y2 größer als der Helligkeitswert Iy1 in den Signaldaten Y1. In diesem Fall wird als Vergleichsergebnis Out(Y)<0 abgeleitet und die Verschiebung der Einfallsposition erfasst.
• In der vorliegenden Ausführungsform leiten die Vergleichseinheiten 44 und 54 in den Vergleichswerten Out(X) und Out(Y) Veränderungsbeträge über die Zeit zwischen den Frames ab und geben die Veränderungsbeträge über die Zeit in den Vergleichswerten zusammen mit den Vergleichswerten Out(X) und Out(Y) aus. Ein Verschiebungsbetrag der Einfallsposition eines Lichtpunktes in Spaltenrichtung wird aus der Ausgabe des Vergleichswertes Out(X) oder dem Betrag der zeitlichen Änderung des Vergleichswertes Out(X) abgeleitet. In ähnlicher Weise wird ein Verschiebungsbetrag der Einfallsposition des Lichtpunkts in Zeilenrichtung aus den Ausgaben des Vergleichswertes Out(Y) oder dem Betrag der zeitlichen Änderung des Vergleichswertes Out(Y) abgeleitet.
• Wie oben beschrieben, berechnen die Berechnungseinheiten 41 und 51 aus den oben beschriebenen Signaldaten die Merkmalsbeträge, wie die Schwerpunktpositionen Mpx und Mpy der Signaldaten, die Spitzenpositionen Px und Py, die Profilbreiten Wx und Wy der vorgenannten Signaldaten und die Helligkeiten Ix und ly an den Spitzenpositionen. Die Teilungseinheiten 43 und 53 teilen jeweils eine Pixelgruppe, die mit der Vielzahl von Verdrahtungen 12 verbunden ist, und eine Pixelgruppe, die mit der Vielzahl von Verdrahtungen 13 verbunden ist, aus den von den Berechnungseinheiten 41 und 51 berechneten Berechnungsergebnissen in zwei Gruppen. Daher sind die Verschiebungsbeträge der Einfallsposition eines Lichtpunkts, die aus den Vergleichswerten Out(X) und Out(Y) der Vergleichseinheiten 44 und 54 abgeleitet werden, Verschiebungsbeträge der Einfallsposition des Lichtpunkts, die von den Berechnungseinheiten 41 und 51 berechnet wurden. Dementsprechend wird eine aktuelle Einfallsposition aus der Beziehung zwischen den von den Berechnungseinheiten 41 und 51 berechneten Einfallspositionen ermittelt.
• Wenn der Vergleichswert Out(X) oder die zeitliche Änderung des Vergleichswertes Out(X) einen vorgegebenen Wert, z.B. einen Schwellenwert Thx (einschließlich ± Thx), überschreitet, aktualisiert die Vergleichseinheit 44 den Schwellenwert Thx. Wenn der Vergleichswert Out(Y) oder der Betrag der zeitlichen Änderung des Vergleichswerts Out(Y) einen vorbestimmten Wert überschreitet, beispielsweise einen Schwellenwert Thy (einschließlich ±Thy), aktualisiert die Vergleichseinheit 54 den Schwellenwert Thy. Die Schwellenwerte Thx und Thy können willkürliche Werte sein, die von einem Benutzer im Voraus festgelegt werden, oder sie können aus den Merkmalsbeträgen, wie den Vergleichswerten Out(X) und Out(Y), den erkannten Helligkeiten, den Spitzenpositionen und den Profilbreiten bezogen werden. In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 9 dargestellt, sind die Schwellenwerte Thx und Thy auf Werte gesetzt, die anzeigen, dass das Zentrum des einfallenden Lichtpunktes L von der Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in einem vorhergehenden Einzelbild abgewichen ist. In 9 sind der Bereich R1 und der Bereich R2 mit Punktschraffur dargestellt.
• Die Bestimmungseinheiten 42 und 52 bestimmen eine Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in einem nachfolgenden Einzelbild, z.B. dem zweiten Einzelbild, basierend auf den Vergleichswerten Out(X) und Out(Y) in den Vergleichseinheiten 44 und 54 oder den zeitlichen Änderungsbeträgen in den Vergleichswerten Out(X) und Out(Y). In der vorliegenden Ausführungsform bestimmt die Bestimmungseinheit 42 eine Pixelgruppe zur Ausführung des Auslesens in dem nächsten Einzelbild entsprechend dem Verschiebungsbetrag der Einfallsposition, der sich aus dem Betrag der zeitlichen Änderung in den Vergleichswerten Oul(X) der Vergleichseinheit 44 ergibt. Die Bestimmungseinheit 52 bestimmt eine Pixelgruppe zur Ausführung des Lesens in dem nächsten Einzelbild in Übereinstimmung mit dem Verschiebungsbetrag der Einfallsposition, der aus dem Betrag der zeitlichen Änderung des Vergleichswerts Out(Y) der Vergleichseinheit 54 über die Zeit bezogen wird. Das heißt, die Bestimmungseinheiten 42 und 52 ändern die Pixelgruppe zur Ausführung des Lesens entsprechend der Verschiebung der Einfallsposition eines erfassten Lichtpunktes und bestimmen erneut eine Pixelgruppe zur Ausführung des Lesens in dem nächsten Einzelbild.
• Wenn die Vergleichswerte Out(X) und Out(Y) oder die zeitlichen Änderungsbeträge der Vergleichswerte Out(X) und Out(Y) die oben beschriebenen vorgegebenen Werte, beispielsweise die Schwellenwerte Thx und Thy, überschreiten, bestimmen die Bestimmungseinheiten 42 und 52 eine Pixelgruppe, die sich von der Pixelgruppe unterscheidet, die in einem vorhergehenden Einzelbild gelesene Signaldaten als Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in einem nachfolgenden Einzelbild, beispielsweise dem zweiten Einzelbild, hat. Hier zeigt eine andere Pixelgruppe an, dass sich Kombinationen der Pixel 11, die eine Pixelgruppe bilden, zwischen einem vorhergehenden und einem nachfolgenden Einzelbild unterscheiden, und schließt auch einen Fall ein, bei dem die in einer Pixelgruppe enthaltenen Pixel 11 sich in einem vorhergehenden und einem nachfolgenden Einzelbild überlappen. In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 10 dargestellt, bestimmt die Bestimmungseinheit 42 nur dann eine Pixelgruppe für lesbare Signaldaten in dem nächsten Einzelbild, wenn der Vergleichswert Out(X) in der Vergleichseinheit 44 den Schwellenwert Thx überschreitet.
• Wie in 11 dargestellt, bestimmt nur dann, wenn der Vergleichswert Out(Y) der Vergleichseinheit 54 den Schwellenwert Thy überschreitet, die Bestimmungseinheit 52 eine Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem nächsten Einzelbild. Wenn in der vorliegenden Ausführungsform festgestellt wird, dass die Vergleichswerte Out(X) und Out(Y) der Vergleichseinheiten 44 und 54 jeweils die Schwellenwerte Thx und Thy überschreiten, bestimmen die Bestimmungseinheiten 42 und 52 eine Pixelgruppe für das Auslesen von Signaldaten in dem nächsten Einzelbild, wie in 12 dargestellt.
• Die Teilungseinheiten 43 und 53 klassifizieren die mit der Vielzahl von Verdrahtungen 12 verbundene Pixelgruppe und die mit der Vielzahl von Verdrahtungen 13 verbundene Pixelgruppe erneut in eine Vielzahl von Gruppen, wiederum basierend auf den Vergleichswerten Out(X) und Out(Y) oder den zeitlichen Änderungsbeträgen der Vergleichswerte Out(X) und Out(Y) der Vergleichseinheiten 44 und 54. In der vorliegenden Ausführungsform klassifiziert die Teilungseinheit 43 die mit der Vielzahl der Verdrahtungen 12 verbundene Pixelgruppe erneut in zwei Gruppen entsprechend dem Verschiebungsbetrag der Einfallsposition, den man aus dem Betrag der zeitlichen Änderung des Vergleichswertes Out(X) der Vergleichseinheit 44 über die Zeit erhält. Die Teilungseinheit 53 klassifiziert die mit der Vielzahl von Verdrahtungen 13 verbundene Pixelgruppe erneut in zwei Gruppen in Übereinstimmung mit dem Verschiebungsbetrag der Einfallsposition, den man aus dem Betrag der zeitlichen Änderung des Vergleichswertes Out(Y) der Vergleichseinheit 54 erhält. Das heißt, die Teilungseinheiten 43 und 53 ändern die Pixelgruppe zur Ausführung des Lesens entsprechend der Verschiebung der Einfallsposition eines erfassten Lichtpunktes und klassifizieren die Pixelgruppe zur Ausführung des Lesens in dem nächsten Einzelbild erneut in eine Vielzahl von Gruppen.
• Wenn zudem die Vergleichswerte Out(X) und Out(Y) oder die zeitlichen Änderungsbeträge der Vergleichswerte Out(X) und Out(Y) der Vergleichseinheiten 44 und 54 die vorgegebenen Werte, beispielsweise die Schwellenwerte Thx und Thy, überschreiten, teilen die Teilungseinheiten 43 und 53 die mit der Vielzahl der Verdrahtungen 12 verbundene Pixelgruppe und die mit der Vielzahl der Verdrahtungen 13 verbundene Pixelgruppe erneut. In der vorliegenden Ausführungsform teilt, wie in 10 dargestellt, die Teilungseinheit 43 nur dann die mit der Vielzahl der Verdrahtungen 12 verbundene Pixelgruppe erneut auf, wenn der Vergleichswert Out(X) der Vergleichseinheit 44 den Schwellenwert Thx überschreitet. Wie in 11 dargestellt, teilt die Teilungseinheit 53 nur dann die mit der Vielzahl von Leitungen 13 verbundene Pixelgruppe erneut auf, wenn der Vergleichswert Out(Y) der Vergleichseinheit 54 den Schwellenwert Thy überschreitet.
• Zu diesem Zeitpunkt teilt beispielsweise, wie in 12 dargestellt, die Teilungseinheit 43 die mit der Vielzahl von Verdrahtungen 12 verbundene Pixelgruppe in dem nächsten Einzelbild in zwei Gruppen 12A und 12B in Bezug auf eine Teilungsposition α', die sich von der Teilungsposition α unterscheidet. Die Teilungseinheit 53 teilt die Pixelgruppe, die mit der Vielzahl der Verdrahtungen 13 verbunden ist, in zwei Gruppen 13A und 13B in Bezug auf eine Teilungsposition β', die sich von der Teilungsposition β unterscheidet. In 12 sind der Bereich R1 und der Bereich R2 mit Punktschraffur dargestellt.
• Die Teilleseeinheiten 24 und 34 sowie die Binning-Leseeinheiten 25 und 35 lesen Signaldaten aus der Pixelgruppe, die durch die Bestimmungseinheiten 42 und 52 für jede der Gruppen bestimmt wurde, die durch die Teilungseinheiten 43 und 53 erneut abgeteilt wurden. Die Vergleichseinheiten 44 und 54 vergleichen die aus jeder der Gruppen gelesenen Signaldaten zwischen einer Vielzahl von erneut abgeteilten Gruppen. Auf diese Weise führen die Zeilenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 26 und die Spaltenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 36 wiederholt die Verarbeitung der Bestimmungseinheiten 42 und 52, die Verarbeitung der Teilungseinheiten 43 und 53, die Verarbeitung der Teilleseeinheiten 24 und 34 und der Binning-Leseeinheiten 25 und 35 und die Verarbeitung der Vergleichseinheiten 44 und 54 aus. Als nächstes wird unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm in 13 ein Lichterfassungsverfahren unter Verwendung der Lichterfassungsvorrichtung 1 ausführlich beschrieben.
• Zunächst initialisieren die Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 und die Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 die Einstellung der Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten, wobei das Gruppieren durch die Teilungseinheiten 43 und 53 und die Schwellenwerte Thx und Thy unter Verwendung der Zeilenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 26 und der Spaltenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 36 (Verarbeitung S1) ausgeführt wird. Durch die Initialisierung wird eine Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in einem Anfangseinzelbild auf der Grundlage von im Voraus gespeicherten Informationen auf eine Pixelgruppe, d.h. eine Anfangseinstellpixelgruppe, gesetzt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Anfangseinstellpixelgruppe eine Pixelgruppe, die aus allen Pixeln 11 besteht, die in der Sensor-Lichtempfangseinheit 10 angeordnet sind.
• Anschließend lesen die Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 und die Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 die Signaldaten aus der in der Verarbeitung S1 (Verarbeitung S2) eingestellten Pixelgruppe der Anfangseinstellung. Die Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 liest die in Zeilenrichtung projizierten Signaldaten aus einem Signalausgang, der über wenigstens einige der Vielzahl von Verdrahtungen 12 ausgegeben wird. Die Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 liest die in Spaltenrichtung projizierten Signaldaten aus einem Signalausgang, der durch wenigstens einige der Vielzahl von Verdrahtungen 13 ausgegeben wird. Eine zweidimensionale Einfallsposition eines Lichtpunktes in dem Anfangseinzelbild wird durch diese beiden Signaldaten erkannt.
• Anschließend berechnen die Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 und die Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 die Merkmalsbeträge der in der Verarbeitung S2 gelesenen Signaldaten unter Verwendung der Berechnungseinheiten 41 und 51 (Verarbeitung S3). Zu den Merkmalsbeträge gehören beispielsweise die Schwerpunktpositionen Mpx und Mpy, die Spitzenpositionen Px und Py, die Profilbreiten Wx und Wy der vorhergehenden Signaldaten und die Helligkeiten Ix und ly an den Spitzenpositionen.
• Anschließend führen die Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 und die Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 die Bestimmung einer Pixelgruppe zum Lesen des nächsten Einzelbildes und das Gruppieren der Pixelgruppe unter Verwendung der Bestimmungseinheiten 42 und 52 und der Teilungseinheiten 43 und 53 auf der Grundlage der in der Verarbeitung S2 (Verarbeitung S4) berechneten Berechnungsergebnisse aus. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Bestimmung einer Pixelgruppe zum Lesen des nächsten Einzelbildes und das Gruppieren der Pixelgruppe auf der Grundlage der in der Verarbeitung S2 berechneten Schwerpunktpositionen Mpx und Mpy ausgeführt. Die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem nächsten Einzelbild wird auf die durch die Bestimmungseinheiten 42 und 52 in der Verarbeitung S4 bestimmte Pixelgruppe gesetzt.
• Anschließend lesen die Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 und die Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 die Signaldaten aus der Pixelgruppe, die durch die unmittelbar vorangehende Verarbeitung für jede der in der unmittelbar vorangehenden Verarbeitung unter Verwendung der Teilleseeinheiten 24 und 34 und der Binning-Leseeinheiten 25 und 35 (Verarbeitung S5) geteilten Gruppen eingestellt wurde. Das heißt, die Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 und die Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 lesen Signaldaten durch wenigstens einige der Vielzahl von Verdrahtungen 12 und der Vielzahl von Verdrahtungen 13 unter Verwendung der Teilleseeinheiten 24 und 34 und der Binning-Leseeinheiten 25 und 35.
• Anschließend vergleichen die Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 und die Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 die aus jeder der Gruppen gelesenen Signaldaten zwischen den Gruppen unter Verwendung der Vergleichseinheiten 44 und 54 (Verarbeitung S6). Aus den Vergleichswerten Out(X) und Out(Y) bzw. den zeitlichen Änderungsbeträgen der Vergleichswerte Out(X) und Out(Y) der Vergleichseinheiten 44 und 45 wird der Verschiebungsbetrag der Einfallsposition des Lichtpunkts abgeleitet und eine zweidimensionale Einfallsposition des Lichtpunkts erfasst.
• Daraufhin bestimmen die Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 und die Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31, ob die Verarbeitung beendet werden soll (Verarbeitung S7). Wenn die Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 und die Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 festgestellt haben, dass die Verarbeitung beendet werden soll, wird die Verarbeitung beendet.
• Wenn die Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 und die Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 bestimmt haben, die Verarbeitung nicht zu beenden, wird bestimmt, ob die Vergleichswerte Out(X) und Out(Y) oder die zeitlichen Änderungsbeträge der Vergleichswerte Out(X) und Out(Y) die Schwellenwerte Thx und Thy überschritten haben (Verarbeitung S8). Wenn die Vergleichswerte Out(X) und Out(Y) oder die zeitlichen Änderungsbeträge der Vergleichswerte Out(X) und Out(Y) die Schwellenwerte Thx und Thy nicht überschritten haben, wird die vorstehende Verarbeitung S5 ausgeführt.
• Wenn bestimmt wird, dass die Vergleichswerte Out(X) und Out(Y) oder die Änderungsbeträge im Laufe der Zeit die Schwellenwerte Thx und Thy überschritten haben, führen die Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 und die Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 die Bestimmung der Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem nächsten Einzelbild, das Gruppieren der Pixelgruppe und die Aktualisierung der Schwellenwerte Thx und Thy unter Verwendung der Bestimmungseinheiten 42 und 52, der Teilungseinheiten 43 und 53 und der Vergleichseinheiten 44 und 54 aus (Verarbeitung S9). Die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem nächsten Einzelbild wird auf die Pixelgruppe eingestellt, die durch die Bestimmungseinheiten 42 und 52 in der Verarbeitung S9 bestimmt wird. Danach führen die Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 und die Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 die Verarbeitung S5 aus. Durch die oben beschriebene Verarbeitung wird die zweidimensionale Einfallsposition eines Lichtpunktes wiederholt in einer Vielzahl von Einzelbildern erfasst.
• Wie oben beschrieben, stellen in der Lichterfassungsvorrichtung 1 die Zeilenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 26 und die Spaltenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 36 die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild aus der Vielzahl von Pixeln 11 auf der Grundlage der in dem ersten Einzelbild gelesenen Signaldaten ein. Aus diesem Grund können die Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 und die Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 in dem zweiten Einzelbild Signaldaten aus einer Pixelgruppe der Vielzahl von Pixeln 11 lesen, die zum Erfassen einer Lichteinfallsposition auf der Grundlage der in dem ersten Einzelbild gelesenen Signaldaten geeignet sind. Da beispielsweise die Anzahl der Pixel, die Signaldaten lesen, durch teilweises Lesen, bei dem Signaldaten nur von den Pixeln 11 gelesen werden, die zum Erkennen einer Lichteinfallsposition erforderlich sind, reduziert wird, kann die Lesegeschwindigkeit verbessert werden.
• Bei Erfassungsvorrichtungen des Standes der Technik verschlechtert sich die Auflösung eines einfallenden Lichtpunkts, wenn die Anzahl der gelesenen Pixel reduziert wird. Daher besteht die Möglichkeit, dass sich die Positionserfassungsgenauigkeit bei der Erfassung der Position eines einfallenden Lichtpunkts verschlechtert. Die Positionserfassungsgenauigkeit bei der Erfassung einer Position eines einfallenden Lichtpunkts wird umformuliert in Genauigkeit bei der Erfassung der Einfallsposition eines einfallenden Lichtpunkts. Daneben werden in der Lichterfassungsvorrichtung 1 die Pixelgruppen, die auf der Grundlage der in dem ersten Einzelbild gelesenen Signaldaten gelesen werden, in geeigneter Weise eingestellt. Daher bleibt die Positionserfassungsgenauigkeit bei der Erfassung der Position eines einfallenden Lichtpunkts auch dann erhalten, wenn die Anzahl der Pixel, die die Signaldaten lesen, reduziert wird. Das heißt, während die Positionserfassungsgenauigkeit bei der Erfassung der Position eines einfallenden Lichtpunkts gewährleistet ist, kann die Anzahl der gelesenen Pixel reduziert werden. Wenn die Anzahl der gelesenen Pixel reduziert wird, kann die Geschwindigkeit der Positionserfassung verbessert werden. Daher kann sowohl die Positionserfassungsgenauigkeit bei der Erfassung einer Position eines einfallenden Lichtpunkts gewährleistet als auch die Geschwindigkeit der Positionserfassung verbessert werden.
• Die Zeilenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 26 und die Spaltenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 36 setzen die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem ersten Einzelbild auf die erste Pixelgruppe der Vielzahl von Pixeln 11, beispielsweise die Anfangseinstellpixelgruppe, und stellen, basierend auf den in dem ersten Einzelbild gelesenen Signaldaten, die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild auf die zweite Pixelgruppe ein, die mit einigen der Verdrahtungen 12 und 13 der Vielzahl von Verdrahtungen 12 und 13 verbunden ist, die mit der ersten Pixelgruppe verbunden sind. Entsprechend dieser Konfiguration wird die zweite Pixelgruppe auf der Grundlage der Signaldaten in dem ersten Einzelbild bestimmt, in dem die Pixel das Lesen aus der ersten Pixelgruppe ausführen, die so konfiguriert ist, dass sie einen Bereich darstellt, der größer ist als die zweite Pixelgruppe, die die Signaldaten in dem zweiten Einzelbild liest. Daher kann die Positionserfassungsgenauigkeit bei der Erfassung der Position eines einfallenden Lichtpunkts verbessert werden.
• Die Zeilenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 26 und die Spaltenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 36 haben jeweils die Teilungseinheiten 43 und 53, die die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild in eine Vielzahl von Gruppen teilen, indem sie die Bereiche partitionieren, in denen die Vielzahl von Pixeln 11 angeordnet ist, die Vergleichseinheiten 44 und 54, die die aus jeder der Gruppen gelesenen Signaldaten zwischen den durch die Teilungseinheiten 43 und 53 abgeteilten Gruppen vergleichen, und die Bestimmungseinheiten 42 und 52, die die Pixelgruppen, die Signaldaten in dem zweiten Einzelbild, lesen, auf der Grundlage der Vergleichsergebnisse der Vergleichseinheiten 44 und 54 bestimmen. Gemäß dieser Konfiguration werden die Pixelgruppen, die die Signaldaten in dem zweiten Einzelbild lesen, auf der Grundlage der Vergleichsergebnisse zwischen den geteilten Gruppen bestimmt. Aus diesem Grund kann im Vergleich zu dem Fall, bei dem Signaldaten, die aus der Vielzahl der Verdrahtungen 12 und 13 gelesen werden, zur Bestimmung einer unveränderten Pixelgruppe verwendet werden, ohne einen Bereich zu partitionieren, selbst wenn sich der einfallende Lichtpunkt bewegt hat, die Pixelgruppe einfach und schnell in geeigneter Weise entsprechend ihrer Bewegung bestimmt werden.
• Die Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 und die Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 haben jeweils die Binning-Leseeinheiten 25 und 35, die Signaldaten lesen, indem sie Informationen von Signalen, die aus der Vielzahl von Verdrahtungen 12 und 13 in jeder der Gruppen ausgegeben werden, in ein Signal für jede der Gruppen zu kompilieren, das durch die Teilungseinheiten 43 und 53 abgeteilt wird. Die Vergleichseinheiten 44 und 54 vergleichen die von den Binning-Leseeinheiten 25 und 35 gelesenen Signaldaten zwischen den Gruppen. Entsprechend dieser Konfiguration wird ein Binning-Lesevorgang ausgeführt, bei dem Informationen von Signalen, die aus der Vielzahl von Verdrahtungen 12 und 13 ausgegeben werden, zusammen als ein Signaldatenstück für jede der Gruppen gelesen werden. Aus diesem Grund kann, während die Informationen der Signaldaten reflektiert werden, die Lesegeschwindigkeit im Vergleich zum Lesen der Signaldaten aus der Vielzahl der Verdrahtungen 12 und 13 in ihrer unveränderten Form ohne Kompilierung verbessert werden.
• Die Teilungseinheiten 43 und 53 klassifizieren die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild in eine Vielzahl von Gruppen, basierend auf den Vergleichsergebnissen der Vergleichseinheiten 44 und 54. Entsprechend dieser Konfiguration kann im Vergleich zu dem Fall, dass die aus der Vielzahl der Verdrahtungen 12 und 13 gelesenen Signaldaten zum Klassifizieren von Gruppen in der vorliegenden Form verwendet werden, die Position des Abteilens einer Pixelgruppe einfach und schnell entsprechend der Bewegung eines einfallenden Lichtpunkts geändert werden. Wenn die Position des Abteilens einer Pixelgruppe entsprechend der Bewegung eines einfallenden Lichtpunkts geändert wird, können die Signaldaten zwischen Gruppen, die einfach und genau klassifiziert werden, verglichen werden.
• Die Teilungseinheiten 43 und 53 klassifizieren die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild in eine Vielzahl von Gruppen, basierend auf den zeitlichen Änderungsbeträgen der Vergleichswerte Out(X) und Out(Y), die man durch den Vergleich durch die Vergleichseinheiten 44 und 54 erhält. Die Bestimmungseinheiten 42 und 52 bestimmen die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild auf der Grundlage der zeitlichen Änderungsbeträge. Entsprechend dieser Konfiguration kann hinsichtlich der Position des Abteilens einer Pixelgruppe und der Pixelgruppe zum Auslesen von Signaldaten bei dem Vergleich zur Verwendung der aus der Vielzahl der Verdrahtungen 12 und 13 ausgelesenen Signaldaten in der vorliegenden Form die Pixelgruppe leicht und schnell entsprechend der Bewegung eines einfallenden Lichtpunktes geändert werden. Wenn die abgeteilte Position entsprechend der Bewegung der Bewegung eines einfallenden Lichtpunkts geändert wird, können die Signaldaten zwischen Gruppen, die einfach und genau klassifiziert werden, verglichen werden. Wenn die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten entsprechend der Bewegung einer einfallenden Lichtposition geändert wird, kann die Genauigkeit der Positionserfassung bei der Erfassung der Position eines einfallenden Lichtpunkts verbessert werden.
• Wenn die Vergleichswerte Out(X) und Out(Y), die man durch Vergleich durch die Vergleichseinheiten 44 und 54 erhält, oder die zeitlichen Änderungsbeträge der Vergleichswerte Out(X) und Out(Y) die Schwellenwerte Thx und Thy überschreiten, teilen die Teilungseinheiten 43 und 53 die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild in eine Vielzahl von Gruppen auf. Da das Gruppieren der Pixelgruppe zu einem geeigneten Zeitpunkt ausgeführt werden kann, kann die Häufigkeit des Gruppierens entsprechend dieser Konfiguration reduziert werden. Wenn die Häufigkeit der durch die Teilungseinheiten 43 und 53 ausgeführten Gruppierung verringert wird, kann die Verarbeitungsgeschwindigkeit bei der Erfassung der Einfallsposition eines einfallenden Lichtpunktes verbessert werden.
• Wenn die Vergleichswerte Out(X) und Out(Y) oder die zeitlichen Änderungsbeträge der Vergleichswerte Out(X) und Out(Y) die Schwellenwerte Thx und Thy überschreiten, bestimmen die Bestimmungseinheiten 42 und 52 erneut eine Pixelgruppe, die sich von einer Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem ersten Einzelbild unterscheidet, als Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild. Entsprechend dieser Konfiguration kann die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten zu einem geeigneten Zeitpunkt geändert werden. Während also die Genauigkeit der Erfassung der Einfallsposition eines einfallenden Lichtpunktes gewährleistet ist, kann die Häufigkeit des Gruppierens reduziert werden. Wenn die Häufigkeit der durch die Teilungseinheiten 43 und 53 ausgeführten Gruppierung reduziert wird, kann die Verarbeitungsgeschwindigkeit bei der Erfassung der Einfallsposition eines einfallenden Lichtpunkts verbessert werden.
• Die Zeilenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 26 und die Spaltenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 36 haben weiterhin die Berechnungseinheiten 41 und 51, die die Schwerpunktpositionen Mpx und Mpy der Projektionsdaten in Zeilenrichtung eines Signals berechnen, das durch wenigstens einige der Vielzahl von Verdrahtungen 12 und 13 ausgegeben wird. Die Teilungseinheiten 43 und 53 teilen die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild in eine Vielzahl von Gruppen, indem sie auf der Grundlage der Teilungspositionen α und β, die man aus den von den Berechnungseinheiten 41 und 51 berechneten Schwerpunktpositionen Mpx und Mpy erhält, Bereiche partitionieren, in denen eine Vielzahl von Pixeln angeordnet ist. Die Bestimmungseinheiten 42 und 52 bestimmen die Pixelgruppe, die als die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild einzustellen ist, auf der Grundlage der Schwerpunktpositionen Mpx und Mpy, die von den Berechnungseinheiten 41 und 51 berechnet wurden. Da in diesem Fall das Gruppieren auf der Grundlage der Schwerpunktpositionen Mpx und Mpy ausgeführt wird, können die Signaldaten zwischen den Gruppen leicht verglichen werden.
• Beispielsweise teilen die Teilungseinheiten 43 und 53 auf der Grundlage der Teilungspositionen α und β, die sich aus den Schwerpunktpositionen Mpx und Mpy ergeben, die von den Berechnungseinheiten 41 und 51 berechnet werden, die mit der Vielzahl der Verdrahtungen 12 und 13 verbundene Pixelgruppe in zwei Gruppen. In diesem Fall wird angenommen, dass die Vergleichsergebnisse der Vergleichseinheiten 44 und 54 Out(X)=0 bzw. Out(Y)=0 sind. Aus diesem Grund kann der Verschiebungsbetrag der Einfallsposition eines einfallenden Lichtpunkts in Spaltenrichtung in einem Einzelbild, in dem die Schwerpunktposition Mpx von der Berechnungseinheit 41 berechnet wird, einfach aus dem Vergleichswert Out(X) ermittelt werden. In ähnlicher Weise kann der Verschiebungsbetrag der Einfallsposition eines einfallenden Lichtpunkts in Zeilenrichtung in einem Rahmen, in dem die Schwerpunktposition Mpx von der Berechnungseinheit 51 berechnet wird, einfach aus dem Vergleichswert Out(Y) ermittelt werden.
• Es besteht die Sorge, dass die Schwerpunktpositionen Mpx und Mpy nicht strikt mit den tatsächlichen Positionen der physisch angeordneten Pixel 11 übereinstimmen könnten. Infolgedessen besteht die Sorge, dass die Vergleichsergebnisse der Vergleichseinheiten 44 und 54 in einem Rahmen, in dem die Schwerpunktpositionen Mpx und Mpy von den Berechnungseinheiten 41 und 51 berechnet werden, nicht zu Out(X)=0 und Out(Y)=0 werden könnten. Auch in diesem Fall können durch Ableitung der zeitlichen Änderungsbeträge der Vergleichswerte Out(X) und Out(Y) aus den zeitlichen Änderungsbeträgen die Verschiebungsbeträge der Einfallsposition in Zeilen- und Spaltenrichtung ermittelt werden.
• Wie oben beschrieben, kann die aktuelle Einfallsposition auf der Grundlage des Verschiebungsbetrags von der Einfallsposition ermittelt werden, die in einem Einzelbild ermittelt wird, in dem die Berechnung von den Berechnungseinheiten 41 und 51 ausgeführt wird.
• Das Lichterfassungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Pixel-Einstellschritt des Einstellens der Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten auf das erste Einzelbild folgende Einzelbild aus der Vielzahl von Pixeln 11, basierend auf den durch einen Leseschritt in dem ersten Einzelbild gelesenen Signaldaten. Aus diesem Grund können Signaldaten in dem zweiten Einzelbild aus einer Pixelgruppe der Vielzahl von Pixeln 11, die zum Erfassen einer Lichteinfallsposition geeignet sind, auf der Grundlage der in dem ersten Einzelbild gelesenen Signaldaten gelesen werden. In diesem Fall wird eine zu lesende Pixelgruppe auf der Grundlage der in dem ersten Einzelbild gelesenen Signaldaten eingestellt. Selbst wenn die Anzahl der Pixel, die die Signaldaten lesen, reduziert wird, kann daher die Positionserfassungsgenauigkeit bei der Erfassung der Position eines einfallenden Lichtpunkts gewährleistet werden. Wenn die Anzahl der zu lesenden Pixel reduziert wird, kann die Geschwindigkeit der Positionserfassung verbessert werden. Hier wurde die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht notwendigerweise auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, wobei verschiedene Änderungen innerhalb eines Bereiches vorgenommen werden können, der nicht vom Kern der Erfindung abweicht.
• Beispielsweise können die Zeilenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 26 oder die Spaltenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit 36 die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in der Nähe eines vorbestimmten Einzelbildes auf der Grundlage der in dem vorbestimmten Einzelbild gelesenen Signaldaten einstellen. Die Berechnungseinheiten 41 und 51, die Bestimmungseinheiten 42 und 52, die Teilungseinheiten 43 und 53 sowie die Vergleichseinheiten 44 und 54 können außerhalb der Lichterfassungsvorrichtung 1 vorgesehen sein.
• Die Bestimmungseinheiten 42 und 52 können die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten für jedes Einzelbild bestimmen. In ähnlicher Weise können die Teilungseinheiten 43 und 53 für jedes Einzelbild eine erneute Teilung ausführen. Die Schwellenwerte Thx und Thy, die als Auslöser dienen, wenn die Bestimmungseinheiten 42 und 52 die Pixelgruppe bestimmen, und die Schwellenwerte Thx und Thy, die als Auslöser dienen, wenn die Teilungseinheiten 43 und 53 eine erneute Teilung ausführen, können unterschiedliche Werte sein.
• Die Bestimmungseinheiten 42 und 52 können die Pixelgruppe bestimmen, wenn andere Bedingungen als die der Schwellenwerte Thx und Thy erfüllt sind. Die Bestimmungseinheiten 43 und 53 können die Neuaufteilung ausführen, wenn andere Bedingungen als die der Schwellenwerte Thx und Thy erfüllt sind. Als Beispiel für die verschiedenen oben beschriebenen Bedingungen kann zum Beispiel ein Zustand, in dem in einer Gruppe der durch die Teilungseinheiten 43 und 53 abgeteilten Gruppen kein Lichtpunkt erkannt wird, während die Vergleichswerte Out(X) und Out(Y) die Schwellenwerte Thx und Thy nicht überschreiten, als Bedingung angenommen werden. Eine Bedingung für einen Auslöser, wenn die Bestimmungseinheiten 42 und 52 die Bestimmung der Pixelgruppe ausführen, und eine Bedingung für einen Auslöser, wenn die Teilungseinheiten 43 und 53 eine erneute Teilung ausführen, können verschiedene Bedingungen sein.
• In der vorliegenden Ausführungsform lesen die Zeilenrichtungs-Leseeinheit 21 und die Spaltenrichtungs-Leseeinheit 31 Signaldaten, indem sie die Vielzahl der Verdrahtungen 12 und die Vielzahl der Verdrahtungen 13 über die Zeit teilen. Die Signaldaten aus der Vielzahl der Verdrahtungen 12 und der Vielzahl der Verdrahtungen 13 können jedoch geteilt und gleichzeitig parallel gelesen werden. Beispielsweise kann die Teilleseeinheit 24 die Signaldaten X1 und die Signaldaten X2 gleichzeitig parallel lesen, und die Teilleseeinheit 34 kann die Signaldaten Y1 und die Signaldaten Y2 gleichzeitig parallel lesen.
• Bezugszeichenliste

1

Lichterfassungsvorrichtung

11

Pixel

12, 13

Verdrahtung

12A, 12B, 13A, 13B

Gruppe

15, 16

Lichtempfindlicher Abschnitt

21

Zeilenrichtungs-Leseeinheit

31

Spaltenrichtungs-Leseeinheit

26

Zeilenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit

36

Spaltenrichtungslese-Pixeleinstelleinheit

41, 51

Berechnungseinheit

42, 52

Entscheidungseinheit

43, 53

Teilungseinheit

44, 54

Vergleichseinheit

X, Y, X1, X2, Y1, Y2

Signaldaten

Out(X), Out(Y)

Vergleichswert

Thx, Thy

Schwellenwert

α, β

Teilungsposition

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• WO 2003/049190 [0003]

Claims (10)

1. Lichterfassungsvorrichtung, die eine Einfallsposition von Licht erfasst, wobei die Lichterfassungsvorrichtung umfasst: eine Vielzahl von Pixeln, die zweidimensional in einer Matrix angeordnet sind und jeweils einen ersten lichtempfindlichen Abschnitt und einen zweiten lichtempfindlichen Abschnitt umfassen; eine Vielzahl erster Verdrahtungen, die eine Vielzahl der ersten lichtempfindlichen Abschnitte für jede Zeile miteinander verbinden; eine Vielzahl zweiter Verdrahtungen, die für jede Spalte eine Vielzahl der zweiten lichtempfindlichen Abschnitte miteinander verbinden; eine erste Leseeinheit, die dazu eingerichtet ist, Signaldaten durch wenigstens einige der Vielzahl erster Verdrahtungen zu lesen; und eine zweite Leseeinheit, die dazu eingerichtet ist, Signaldaten durch wenigstens einige der Vielzahl zweiter Verdrahtungen zu lesen, wobei die erste Leseeinheit eine Lesepixel-Einstelleinheit aufweist, die dazu eingerichtet ist, auf der Grundlage von in einem ersten Einzelbild gelesenen Signaldaten eine Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in einem zweiten Einzelbild, das auf das erste Einzelbild folgt, aus der Vielzahl von Pixeln einzustellen.
2. Lichterfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Lesepixel-Einstelleinheit dazu eingerichtet ist, eine Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem ersten Einzelbild auf eine erste Pixelgruppe der Vielzahl von Pixeln einzustellen und auf der Grundlage der in dem ersten Einzelbild gelesenen Signaldaten eine Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild auf eine zweite Pixelgruppe einzustellen, die mit einigen ersten Verdrahtungen der Vielzahl erster Verdrahtungen verbunden ist, die mit der ersten Pixelgruppe verbunden sind.
3. Lichterfassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Lesepixel-Einstelleinheit umfasst: eine Teilungseinheit, die dazu eingerichtet ist, die Pixelgruppe, die die Signaldaten in dem zweiten Einzelbild liest, in eine Vielzahl von Gruppen durch Partitionieren von Bereichen zu teilen, in denen die Vielzahl von Pixeln angeordnet ist, eine Vergleichseinheit, die dazu eingerichtet ist, aus jeder der Gruppen gelesene Signaldaten zwischen den durch die Teilungseinheit abgeteilten Gruppen zu vergleichen, und eine Bestimmungseinheit, die dazu eingerichtet ist, die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild auf der Grundlage von Vergleichsergebnissen der Vergleichseinheit zu bestimmen.
4. Lichterfassungsvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die erste Leseeinheit eine Binning-Leseeinheit aufweist, die dazu eingerichtet ist, Signaldaten zu lesen, indem sie Informationen von Signalen, die von der Vielzahl erster Verdrahtungen in jeder der Gruppen ausgegeben wird, zu einem Signal für jede der Gruppen kompiliert, die durch die Teilungseinheit abgeteilt sind, und die Vergleichseinheit dazu eingerichtet ist, von der Binning-Leseeinheit gelesene Signaldaten zwischen den Gruppen zu vergleichen.
5. Lichterfassungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der die Teilungseinheit dazu eingerichtet ist, die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild auf der Grundlage von Vergleichsergebnissen der Vergleichseinheit in eine Vielzahl von Gruppen zu teilen.
6. Lichterfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei der die Teilungseinheit dazu eingerichtet ist, die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild in eine Vielzahl von Gruppen auf der Grundlage eines Betrags der zeitlichen Änderung eines Vergleichswertes zu teilen, den man durch Vergleichen durch die Vergleichseinheit erhält, und die Bestimmungseinheit dazu eingerichtet ist, die Pixelgruppen-Lesesignaldaten in dem zweiten Einzelbild auf der Grundlage des Betrags der zeitlichen Änderung zu bestimmen.
7. Lichterfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei der die Teilungseinheit dazu eingerichtet ist, die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild in eine Vielzahl von Gruppen zu teilen, wenn ein durch Vergleich durch die Vergleichseinheit bezogener Vergleichswert oder ein Betrag der zeitlichen Änderung des Vergleichswertes einen vorbestimmten Wert überschreitet.
8. Lichterfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei der die Bestimmungseinheit dazu eingerichtet ist, eine Pixelgruppe, die sich von einer Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in einem vorhergehenden Einzelbild des zweiten Einzelbildes unterscheidet, als die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild zu bestimmen, wenn ein durch Vergleich durch die Vergleichseinheit bezogener Vergleichswert oder ein Betrag der zeitlichen Änderung des Vergleichswertes einen vorbestimmten Wert überschreitet.
9. Lichterfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, bei der die Lesepixel-Einstelleinheit weiterhin eine Berechnungseinheit aufweist, die dazu eingerichtet ist, eine Schwerpunktposition von Signaldaten zu berechnen, die in einer Zeilenrichtung oder einer Spaltenrichtung von Signalen projiziert werden, die durch wenigstens einige der Vielzahl von ersten Verdrahtungen ausgegeben werden, wobei die Teilungseinheit dazu eingerichtet ist, die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild in eine Vielzahl von Gruppen zu teilen, indem sie auf der Grundlage der von der Berechnungseinheit berechneten Schwerpunktposition Bereiche partitioniert, in denen die Vielzahl von Pixeln angeordnet ist, und die Bestimmungseinheit dazu eingerichtet ist, eine Pixelgruppe, die als die Pixelgruppe zum Lesen von Signaldaten in dem zweiten Einzelbild einzustellen ist, auf der Grundlage der von der Berechnungseinheit berechneten Schwerpunktposition zu bestimmen.
10. Lichterfassungsverfahren, umfassend: Verwenden einer Lichterfassungsvorrichtung, umfassend eine Vielzahl von Pixeln, die zweidimensional in einer Matrix angeordnet sind und jeweils einen ersten lichtempfindlichen Abschnitt und einen zweiten lichtempfindlichen Abschnitt umfassen, eine Vielzahl von ersten Verdrahtungen, die eine Vielzahl der ersten lichtempfindlichen Abschnitte für jede Zeile miteinander verbinden, und eine Vielzahl zweiter Verdrahtungen, die eine Vielzahl zweiter lichtempfindlicher Abschnitte für jede Spalte miteinander verbinden; Lesen von Signaldaten, die in einer Zeilenrichtung von Signalen projiziert werden, die durch wenigstens einige der Vielzahl erster Verdrahtungen ausgegeben werden; Lesen von in Spaltenrichtung projizierter Signaldaten aus Signalen, die durch wenigstens einige der Vielzahl zweiter Verdrahtungen ausgegeben werden; und Erfassen einer zweidimensionalen Lichteinfallsposition aus zwei Stücken der gelesenen Signaldaten, wobei die zwei Signaldatenstücke durch wenigstens einige der Vielzahl erster Verdrahtungen in einer Vielzahl von Einzelbildern gelesen werden und eine Pixelgruppe zum Lesen eines Signals in einem zweiten Einzelbild, das auf ein erstes Einzelbild folgt, aus der Vielzahl von Pixeln auf der Grundlage von in dem ersten Einzelbild gelesenen Signaldaten eingestellt wird.

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