DE2234789B2

DE2234789B2 - PHOTOELECTRIC CONVERTER FOR A DETECTION SYSTEM OF PICTURED PATTERNS

Info

Publication number: DE2234789B2
Application number: DE19722234789
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tokio; Yoneyama Tsuneo Yokosuka Kanagawa; Genchi (Japan)
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1971-07-15
Filing date: 1972-07-14
Publication date: 1976-04-01
Also published as: CA954576A; AU474785B2; AU4448572A; US3794761A; GB1354993A; DE2234789A1

Description

Die Erfindung betrifft einen photoelektrischen Wandler für ein Erkennungssystem von bildhaften Mustern mit einer Photoelektronen emittierenden Fläche, die an einem Ende eines evakuierten Röhrenkolbens angebracht ist und auf die ein photographisches Eingangsbild des zu identifizierenden Musters projiziert wird, mit einer Fokussierungseinrichtung zum Fokussieren der von der Fläche emittierten Photoelektronen zur Erzeugung eines Ladungsbildes mit Hilfe dieser Photoeleklronen in einer Brennebene, mit einer Einrichtung zum Vergrößern oder Verkleinern des von den Photoelektronen erzeugten Ladungsbildes und mit einer Ablenkeinrichtung für eine Ablenkung der emittierten Photoelektronen. soThe invention relates to a photoelectric converter for an image recognition system Patterns with a photoelectron emitting surface attached to one end of an evacuated tubular flask and on which an input photographic image of the pattern to be identified is projected is, with a focusing device for focusing the photoelectrons emitted from the surface for Generation of a charge image with the help of these Photoeleklronen in a focal plane, with a Device for enlarging or reducing the charge image generated by the photoelectrons and with a deflection device for deflecting the emitted photoelectrons. so

Bei den bisherigen photoelektrischen Wandlern, die für eine Objekterkennung, beispielsweise für einen automatischen Lesevorgang von Buchslaben verwendet wurden, wurden die elektrischen Ausgangssignale durch Abtasten der photoelektrischen Oberflächen mit Elektronenstrahlen erhalten. Bei diesen bekannten Vorrichtungen, unter die Lichtpunktabtaster, Vidiconröhren und ähnliche Vorrichtungen fallen, werden die Ausgangssignale seriell, d. li. nacheinander gewonnen.In the previous photoelectric converters that are used for object recognition, for example for a Automatic reading of socket letters were used, the electrical output signals were carried out by Scanning the photoelectric surfaces with electron beams is obtained. In these known devices, among the light spot scanners, vidicon tubes and similar devices, the output signals serial, d. left won one after the other.

Beim Erkennen von bildhaften Mustoni müssen unter tm anderem die notwendigen Informationen über ein breites Blickfeld erlaßt werden. So isi es im Falle einer Buchstabenlesevorrichtung erforderlich, die Lage der auf ein Dokument der Standardgröße gedruckten Buchstaben zu erfassen und diese zu lesen. Unter der ^s Voraussetzung, daß der photoelektrische Wandler an wichtigen Abschnitten des Musicrs mit einer hohen Auflösung arbeitet und sowohl die Auflösung .ils auch die Lage der Abschnitte frei auf dieselbe Weise wie es beim menschlichen Auge der Faü ist, gesteuert werden können, kann die Gesamtauflösung des photoelektnschen Wandlers relativ gering sein. Dabei ist es jedoch r.otwendig. die erhaltenen Signale gleichzeitig zur Verfügung zu haben, so daß die in zeitlicher Aufeinanderfolge erhaltenen Signale zumindest zeitweise für die weitere Verarbeitung gespeichert werden. Dazu werden Verzögerungsleitungen hoher Qualität oder andere Speicher benötigt, se daß einerseits eine Verarbeitung der erhaltenen Signale mit hoher Geschwindigkeit nicht möglich ist und andererseits komplizierte und teure Schaltungen erforderlich sind. So ist es beispielsweise bei der Normalisierung der Bildgröße und Bildlage mit Hilfe einer bekannten Vorrichtung notwendig, die Ausgangssignale vom photoeiekinsehen Wandler in einer Speicherebene zu speichern und anschließend das gespeicherte Bild sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung zu verschieben und somit die Lage des Bildes zu normalisieren oder gleichzeitig einige Speichereinheiten zu erfassen und sie dann zu einer einzigen Einheit zusammenzudrücken, um dadurch die Größe zu normalisieren. Dieses Verfahren erfordert besondere Speicher und eine komplizierte Einrichtung zur Steuerung der Speicher.When recognizing pictorial Mustoni, under tm among other things, the necessary information is issued over a wide field of vision. So it is in the case of one Letter reader required, the location of the printed on a standard size document Capture letters and read them. Under the ^ s Prerequisite that the photoelectric converter at important sections of the musicr with a high Resolution works and both resolution .ils too the location of the sections can be freely controlled in the same way as it is in the human eye can, the overall resolution of the photoelectnschen Converter be relatively small. However, it is necessary here. the received signals simultaneously to To have available, so that the signals received in chronological order at least temporarily be saved for further processing. This is done using high quality delay lines or other memory is required, on the one hand a processing of the received signals at high speed is not possible and, on the other hand, complicated and expensive circuits are required. This is the case, for example, with the normalization of the image size and image position with the help of a known one Device necessary to convert the output signals from the photoelectric converter to a memory level and then save the saved image both vertically and horizontally move and thus normalize the position of the image or at the same time some storage units and then compress them into a single unit, thereby increasing the size normalize. This method requires special memory and a complicated facility for Control of the memory.

Demgegenüber liegt die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, eine bekannte Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die zu verarbeitenden Signale parallel zueinander erhalten werden.In contrast, the object underlying the invention is to provide a known device of to be developed further so that the signals to be processed receive parallel to one another will.

Diese Aulgabe wird crtiridungsgemäß dadurch gelost, daß in einer nahe der Brennebene gelegenen Ebene ein Target aus einer Vielzahl von Elektronenstrahl-Nachweiselementen angeordnet ist, von denen jedes einen der Stärke des auflallenden Elektronenstrahls proportionalen Strom erzeugt, daß Einrichtungen zur parallelen Ableitung der Ausgangssignale von den Elcktronensirahl-Machweiselemenien vorgesehen sind, sowie Einrichtungen, welche dazu dienen, die Einrichtung zum Vergrößern oder Verkleinern und die Ablenkeinrichtung unter Verwendung der Ausgangssignale zu steuern, die von den Einrichtungen zur parallelen Ableitung der Ausgangssignale erhalten werden.According to the procedure, this problem is solved by that in a plane close to the focal plane, a target composed of a plurality of electron beam detection elements is arranged, each of which is proportional to the strength of the incident electron beam Electricity generated that means for the parallel derivation of the output signals from the Elcktronensirahl Machweiselemenien are provided, as well as facilities that serve the facility to Zoom in or out and the deflector using the output signals controls obtained from the means for deriving the output signals in parallel.

Bei dem erfindungsgemäßen photoelektrischen Wandler kann die Verwendung der bisher notwendigen Speicher und Verzögerungsleitungen somit weitgehend entfallen.In the photoelectric converter according to the invention, the use of the previously necessary Memory and delay lines are largely eliminated.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Asuführungsbeispiel der Erfindung an Hand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert.The following is a preferred embodiment the invention explained in more detail with reference to the accompanying drawing.

F i g. 1 zeigt eine schematische Längsschnittansicht dieser Ausführungsform der Erfindung,F i g. 1 shows a schematic longitudinal sectional view of this embodiment of the invention,

F i g. 2A und 2B zeigen eine Vorderansicht und eine Seitenschnittansicht. die jeweils e:n Beispiel für ein Target von Elektronenstrahl-Nachweiselementen des in F i g. 1 gezeigten photoelektrischen Wandlers zeigen.F i g. 2A and 2B show a front view and a side sectional view. each e: n example of a Target of electron beam detection elements of the in FIG. 1 show the photoelectric converter shown.

F i g. 3 zeigt das Blockschaltbild eines Erkennungssystems von bildhaften Mustern,F i g. 3 shows the block diagram of a system for recognizing pictorial patterns,

F i g. 4 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau der in F i g. 3 gezeigten Steuerschaltung für die Ablenkeinrichtung zeigt.F i g. Fig. 4 is a block diagram showing the structure of the in F i g. 3 shown control circuit for the deflection device shows.

Fi g. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht teilweise in Blockform einer weiteren Ausführungsform eines Erkennungssystems.Fi g. 5 is a perspective view partially shown in FIG Block form of a further embodiment of a recognition system.

F i g. 6 ist ein Blockschaltbild, das die in F i g. 5 gezeigte Schaltung darstellt, die eint? Maske bildet.F i g. 6 is a block diagram showing the functions shown in FIG. 5 shows the circuit that unites? Mask forms.

!■" i g. 7A bis 7F sind Diagramme zur Erläuterung der! ■ "i g. 7A to 7F are diagrams for explaining the

Arbeitsweise des in Fig. 5 dargestellten photoelektrischen Wandlers,Operation of the photoelectric shown in FIG Converter,

Fig. 8 zeigt ein Blockschaltbild, das den Aufbau der in F i g. 5 dargestellten Ablenksteuerschaltung zeigt,Fig. 8 is a block diagram showing the structure of the in Fig. 5 shows deflection control circuit,

F i g. 9 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau der bei der in Fig. 5 dargestellten Schaltung verwandten Schaltung zum Ausschalten der nicht zu dem zu erkennenden Bildelement gehörenden Projektionssignale zeigt,F i g. 9 is a block diagram showing the construction of the circuit used in the circuit shown in FIG Circuit for switching off the projection signals which do not belong to the picture element to be recognized shows,

F i g. 10 ist ein Blockschaltbild einer bei der in F i g. 5 dargestellten Schaltung verwandten Einrichtung zur Ermittlung eines bestimmten Ausgangsleiters.F i g. FIG. 10 is a block diagram of one of the operations shown in FIG. 5 shown circuit related device for Identify a specific exit conductor.

In Fig. 1 wird das von einem zu erkennenden Element 11 ausgehende Licht auf eine Photoelektronen emittierende Fläche 13 durch ein optisches System 12 projiziert. Von der Photoelektronen emittierenden Fläche 13 werden dementsprechend Photoelektronen emittiert, die durch eine zylindrische Elektrode 14 beschleunigt und dann durch eine erste und eine zweite Fokussierungsspule 15 und 16 fokussiert werden, um ein Ladungsbild mit Hilfe der Pholoeleklronen in der Brennebene 17 der Fokussierungsspule zu erzeugen. Durch eine unterschiedliche Stromversorgung der beiden Fokussierungsspulen 15 und 16 ist es möglich, das Ladungsbild zu vergrößern oder zu verkleinern, wodurch eine Änderung der Brennweite erreicht wird.In Fig. 1 this is to be recognized by a Element 11 emanating light on a photoelectron emitting surface 13 is projected by an optical system 12. From the photoelectron emitting Accordingly, photoelectrons are emitted from surface 13, which are generated by a cylindrical electrode 14 accelerated and then focused by first and second focusing coils 15 and 16 to a Generate charge image with the help of Pholoeleklronen in the focal plane 17 of the focusing coil. By using a different power supply for the two focusing coils 15 and 16, it is possible to to enlarge or reduce the charge image, whereby a change in the focal length is achieved.

Die Lage des Ladungsbildes wird durch eine Ablenkspule 18 verändert. Die Ablenkspule 18 bestehi aus einer horizontalen und einer vertikalen Ablenkspule, was in der Zeichnung nicht im einzelnen dargestellt ist, so daß die Lage des Ladungsbildes durch eine geeignete Stromversorgung der beiden Ablenkspulen verschoben werden kann. Ein Target 19 aus einer Vielzahl von Elektronenstrahl-Nachweiselementen ist nahe der Brennebene 17 angeordnet, in der das Ladungsbild erzeugt wird. Dieses Target 19 besteht aus einer Vielzahl zweidimensional angeordneter Nachweiselemente 19i ι bis 19mn, wie es in Fi g. 2A dargestellt ist. Bei dem dargestellten Beispiel bestehen die Elektronenstrahl-Nachweiselemente aus Halblejterdioden. Selbstverständlich können beliebige Nachweiselemente entsprechender Größe verwandt werden. Wie es aus der in Fig. 2B gezeigten Seitenschnittansicht des Targets 19 zu entnehmen ist, wird eine Anzahl von Bereichen vom n-Typ 21 durch Eindiffundieren von η-Typ Störatomen in die Oberfläche einer p-Typ-Siliziumhalbleiter-Substratplatte 20 gebildet, so daß sich eine Anzahl von p-n-Dioden ergibt.The position of the charge image is changed by a deflection coil 18. The deflection coil 18 consists from a horizontal and a vertical deflection coil, which is not shown in detail in the drawing is, so that the position of the charge image by a suitable power supply of the two deflection coils can be moved. A target 19 is made up of a plurality of electron beam detection elements arranged near the focal plane 17 in which the charge image is generated. This target 19 consists of a plurality of two-dimensionally arranged detection elements 19i ι to 19mn, as shown in Fi g. 2A shown is. In the example shown, the electron beam detection elements consist of semiconductor diodes. Of course, any detection elements of the appropriate size can be used. Like it from the side sectional view of the shown in Fig. 2B Targets 19 can be seen, a number of n-type regions 21 by diffusion of η-type impurity atoms in the surface of a p-type silicon semiconductor substrate plate 20 formed, so that there is a number of p-n diodes.

Metallelektroden 23 sind auf die jeweiligen n-Typ-Bereiche aufgebracht und mit einer Anzahl paralleler Ausgangsleiter 24 verbunden. Zwischen den Metallelektroden 23 befinden sich Isolationsfilme 22. Derartige Halbleiterdioden zeigen eine elektronische Multiplyfunktion, wenn beschleunigte Photoelektronen mit hoher Geschwindigkeit auf die Obergangszonen stoßen. Als Elektronenstrahl-Nachweiselemente können auch Phototransistoren verwandt werden. Durch den Fortschritt der Technik der integrierten Schaltungen ist es möglich, diese Halbleiter-Nachweiselemente mit einer ausreichend geringen Größe und einer hohen Anordnungsdichte herzustellen.Metal electrodes 23 are applied to the respective n-type regions and with a number of parallel ones Output conductor 24 connected. There are insulating films 22 between the metal electrodes 23 Semiconductor diodes show an electronic multiply function when using accelerated photoelectrons encounter the transition zones at high speed. Can also be used as electron beam detection elements Phototransistors are used. With the advancement of integrated circuit technology, it is possible to have these semiconductor detection elements with a sufficiently small size and a high arrangement density to manufacture.

Obwohl die Anzahl der das Target 19 bildenden Nachweiselemente in Abhängigkeit von den Erfordernissen der Anwendung unterschiedlich ist, ist es zweckmäßig, das Target aus 16-16 oder 32 ■ 32 Elementen aufzubauen. Das Target kann weiterhin auch eindimensional ausgebildet sein.Although the number of the detection elements constituting the target 19 depends on the requirements Depending on the application, it is advisable to select the target from 16-16 or 32 ■ 32 Elements. The target can also be one-dimensional.

Das Target muß nicht so groß sein, daß es das Ladungsbild vollständig überdeckt, sondern kann dieses auch nur teilweise überdecken. In der folgender Beschreibung wird der Teil des Ladungsbildes, der vom Target 19 erfaßt werden soll, mit »Blickfeld« des ■^s photoelektrischen Wandlers bezeichnet.The target does not have to be so large that it completely covers the charge image, but can also only partially cover it. In the following description, the portion of the charge image to be detected by the target 19 are designated by the "attention" of ■ ^s photoelectric converter.

Bei einem photoelektrischen Wandler mit einem solchen Aufbau treten die von der Fläche 13 emittierten und durch die Elektrode 14 beschleunigten Photoelektronen in die Halbleitersubstratplatte 20 ein, um darin Elektron-Loch-Paare zu bilden, wodurch Ströme durch die Ausgangsleiter 24 fließen, die denjenigen Bereichen der Halbleitersubstratfläche entsprechen, die den Photoelektronenstrahl empfangen haben. Auf diese Weise wird das durch die Photoelektronen auf demIn the photoelectric converter having such a structure, those emitted from the surface 13 occur and photoelectrons accelerated by the electrode 14 into the semiconductor substrate plate 20 to be therein Form electron-hole pairs, causing currents to flow through the output conductors 24 corresponding to those areas correspond to the semiconductor substrate area that received the photoelectron beam. To this Way that is done by the photoelectrons on the

'5 Target 19 abgebildete Bild in elektrische Signale umgewandelt, die parallel durch die Ausgangsleiter 24 abgeleitet werden.'5 Target 19 image shown is converted into electrical signals that run in parallel through output conductor 24 be derived.

Bei einem solchen pholoelektrischen Wandler ist es möglich, die Größe des in der Brennebene erzeugtenWith such a pholoelectric transducer it is possible to measure the size of the generated in the focal plane

ze Ladungsbildes durch eine Veränderung des Versorgungsstromes für die beiden Fokussierungsspulen 15,16 zu verändern. Da das durch eine Spule erzeugte magnetische Feld proportional dem durch die Spule fließenden St₁ om ist, ist es möglich, das in der Brennebene gebildete Ladungsbild durch Erhöhen des Stromes, der durch die Ablenkspule 15 fließt, und durch Verringern des Stromes, der durch die zweite Ablenkspule 16 fließt, zu vergrößern. Wenn die durch die erste und die zweite Ablenkspule fließenden Ströme in umgekehrter Weise geändert werden, wird das Ladungsbild verkleinert.ze charge image to change by changing the supply current for the two focusing coils 15,16. Since the magnetic field generated by a coil is proportional to the St ₁ om flowing through the coil, it is possible to reduce the charge image formed in the focal plane by increasing the current flowing through the deflection coil 15 and by reducing the current flowing through the second deflection coil 16 flows to enlarge. When the currents flowing through the first and second deflection coils are reversely changed, the charge image is reduced.

Die durch eine solche Einstellung bewirkte Verdunklung des Bildes kann durch eine Feineinstellung der Spannung, die an der Beschleunigungselektrode 14 liegt,The darkening of the image caused by such an adjustment can be made by fine adjustment of the Voltage applied to acceleration electrode 14,

ausgeglichen werden.be balanced.

Eine solche Änderung der Brennweite kann durch eine bekannte elektronische Schaltung leicht bewirkt werden.Such a change in the focal length can easily be effected by a known electronic circuit will.

Die Lage des Ladungsbildes in der Brennebene 17 kann durch die Ablenkeinrichtung 18 eingestellt werden. Eine solche Einstellung der Lage des Ladungsbildes kann mit einer bekannten Einrichtung erreicht werden, die die Stärke der Ströme einstellen kann, die der horizontalen und der vertikalen Ablenkspule geliefert werden. Ebenso ist es notwendig, die Lage des Ladungsbildes allmählich oder schnell zu verändern. Wenn ein Gleichstrom verwandt wird, der sich zeitlich nicht ändert, bleibt das Ladungsbild stehen. Wenn andererseits ein zeitlich veränderlicher Strom, z. B. ein Sägczahn-Wechselstrom, der identisch mit dem Ausgang einer Ablenkschaltung eines Fernsehempfängers ist, angelegt wird, wird sich das Ladungsbild sowohl in horizontale als auch in vertikale Richtung bewegen. Bei einem solchen Sägezahn-Wechselstrom erscheinen Bildsignale, die durch Abtasten des Ladungsbildes erzeugt wurden, an den Ausgangsieitern 24. Da bei dem photoelektrischen Wandler das Target eine relativ große Fläche einnimmt, ist es jedoch möglich, jedes Bild mit einem Sägezahn-Wechselstrom abzutasten, der eine geringere Frequenz als der bei herkömmlichen Fernsehempfängern benutzte Sägezahn-Wechselstrom aufweist. The position of the charge image in the focal plane 17 can be adjusted by the deflection device 18. Such an adjustment of the position of the charge image can be achieved with a known device, which can adjust the strength of the currents supplied to the horizontal and vertical deflection coils will. It is also necessary to change the position of the charge image gradually or quickly. If a direct current is used that changes in time does not change, the charge image remains. On the other hand, if a time varying current, e.g. B. a Saw tooth alternating current identical to the output a deflection circuit of a television receiver is applied, the charge image will be in both move horizontally as well as vertically. With such a sawtooth alternating current appear Image signals generated by scanning the charge image at the output conductors 24. Since in the photoelectric converter, the target occupies a relatively large area, but it is possible to take any image with a sawtooth alternating current, which has a lower frequency than that of conventional television receivers has used sawtooth alternating current.

Durch die Verwendung derartiger Ablenkeinrichtungen und Einrichtungen zur Veränderung der Brennweite ist es möglich, jeden Teil des zu erkennenden Elementes in irgendeiner Vergrößerung oder das gesamte Element zu betrachten. Es ist somit möglich, zunächst einen breiten Bereich des Elementes mit einer klrinrnBy using such deflection devices and devices for changing the focal length it is possible to see any part of the element to be recognized in any magnification or the entire element consider. It is thus possible to first clean a wide area of the element with one

Auflösung zu beobachten und dann einen bestimmten Teilbereich des Elementes mn einer höheren Auflösung dadurch zu beobachten, daß dieser Teilbereich auf die gesamte Fläche des Blickfeldes durch Veränderung der Brennweite gezogen wird. ^s To observe resolution and then to observe a certain sub-area of the element with a higher resolution in that this sub-area is drawn over the entire area of the field of view by changing the focal length. ^s

In Fig. 3 ist der Aufbau eines Erkcnnzungssystems für bildhafte Muster gezeigt, das zum Erkennen biologischer Zellen ausgelegt ist. Bei der Diagnose von Krebs oder anderen bösartigen Tumoren in ihrem frühesten Stadium werden die Anordnung, Größe und Konzentration der Zellen beobachtet. Es bedarf jedoch eines großen Arbeitsaufwandes, eine bestimmte Zelle unter einer Anzahl von Zellen herauszufinden, so daß es wünschenswert ist, diesen Arbeitsgang mit einem Erkennzungssystem durchzuführen. Um das Muster von ι s Zellen zu erkennen, werden die Zellen abgetötet und dann mit einer Mikroskopkamera photographiert. Bei solchen mikroskopischen Aulnahmen weist der Zellkern eine stärkere Konzentration als die ihn umgebenden Teile auf. Bei kranken Zueilen ist diese Neigung ungewöhnlich stark.3 shows the structure of a recognition system shown for pictorial patterns designed to recognize biological cells. When diagnosing Cancer or other malignant tumors in their earliest stages will be the arrangement, size and shape Concentration of cells observed. However, it takes a lot of work to do a specific cell among a number of cells so that it is desirable to do this operation with a Carry out recognition system. To get the pattern of ι s To recognize cells, the cells are killed and then photographed with a microscope camera. at the nucleus exhibits a greater concentration than those surrounding it Divide up. This tendency is unusually strong in sick haste.

Wie aus F i g. 3 zu ersehen ist, werden die parallelen Ausgänge vom photoelektrischen Wandler 31 durch eine Quantisierungsschaltung 32 quantisiert, um binäre Signale, die dem schwarzen und weißen Pegel entsprechen, zu bilden. Der Ausgang der Quantisierungsschaltung 32 wird einer Nachweis- und Isolierschahung 33 zugeführt, um den zu identifizierenden Musterteil zu isolieren. Der Ausgang der Nachweis- und Isolierschaltung 33 wird einer Kennschaltung 34 zugeführt. Der Ausgang vom photoelektrischen Wandler 31 wird auch zu einer Maximalwert-Nachweisschaltung 35 geführt, um den Ausgangsleiter 36 das größte Signal aus einer Anzahl von parallelen Ausgangssignalen zu liefern. Dieses maximale Ausgangssignal wird Differenz-Nachweisschaltungen 37i bis 37s zugeführt, wo es mit den jeweiligen Ausgangssignalen des photoelektrischen Wandlers 31 verglichen wird. Die Arbeitsweise der Differenz-Nachweisschaltungen 37 ist die, daß sie zwei analoge Eingänge vergleichen und dann, wenn die zwei Eingänge die gleiche Größe aufweisen, ein Ausgangssignal mit hohem Pegel erzeugen und daß sie, wenn die zwei Eingänge unterschiedliche Größen aufweisen, oder wenn das Eingangssignal kleiner als der Maximalwert ist, ein Signal mit geringerem Pegel erzeugen. Das Signal mit hohem Pegel wird in ein »!«-Signal und das Signal mit niedrigem Pegel in ein »O«-Signal mit hilfe einer Gruppe vonQuan'iisierungsschaltungen38i bis 385umgewandelt. Damit bestimmen die Ausgangssignale der Quantisie- so rungsschaltungen 38 den Ausgangsleiter 39 des photoelektrischen Wandlers 31, der das maximale Ausgangssignal trägt. Da in dem dargestellten Fall das Ausgangssignal von der Quantisierungsschaltung 382 »1« ist, steht fest, daß der Ausgangsleiter 392 vom photoelektrischen Wandler 31 das maximale Ausgangssignal trägt. In Wirklichkeit sind 32 · 32 Ausgangsleiter 39 in einer Matrix angeordnet, jedoch sind in F i g. 3 der Kürze halber nur fünf Leiter gezeigt, wie oben beschrieben, sind diese Ausgangsleiter 39 jeweils mit f>o den entsprechenden Elementen der 32 · 32 Elektronenstrahl-Nachweiselementen, die in Fig. 2 gezeigt sind, verbunden, wobei besonders diejenige der Quantisierungsschaltungen 38, die den »1 «-Ausgang liefert, bestimmt, welches der Elektronenstrahl-Nachweisele- f»s mente in dem Target oder welche Stelle im Blickfeld der maximalen Konzentration entspricht.As shown in FIG. 3, the parallel outputs from the photoelectric converter 31 are passed through a quantizing circuit 32 quantized to binary signals representing black and white levels correspond to form. The output of the quantization circuit 32 is fed to a detection and isolation circuit 33 in order to identify the Isolate sample part. The output of the detection and isolation circuit 33 becomes an identification circuit 34 fed. The output from the photoelectric converter 31 also becomes a maximum value detection circuit 35 led to the output conductor 36 the largest signal of a number of parallel output signals to deliver. This maximum output signal is fed to differential detection circuits 37i to 37s, where it is compared with the respective output signals of the photoelectric converter 31. the The operation of the difference detection circuits 37 is that they compare two analog inputs and when the two inputs are the same size, an output signal of high level generate and that if the two inputs have different sizes, or if the Input signal is smaller than the maximum value, generate a signal with a lower level. The signal with A high level becomes a "!" signal and the low level signal becomes an "O" signal with the help of a group converted from quanizing circuits 38i to 385. The output signals of the quantization circuits 38 thus determine the output conductor 39 of the photoelectric converter 31 which carries the maximum output signal. Since in the case shown the Output from quantization circuit 382 Is "1", it is certain that the output conductor 392 from the photoelectric converter 31 is the maximum output signal wearing. In reality, 32x32 output conductors 39 are arranged in a matrix, but in FIG. 3 of the For the sake of brevity, only five conductors are shown, as described above, these output conductors 39 are each with f> o the corresponding elements of the 32x32 electron beam detection elements shown in Fig. 2, connected, especially that of the quantization circuits 38, which supplies the "1" output, determines which of the electron beam detection elements f »s ments in the target or which point in the field of view corresponds to the maximum concentration.

Auf die Ausgangssignale der Quantisicrungsschaltungen 38 spricht eine Ablenksteuerschaltung 40 an und erzeugt einen Ablenksirom, der der Ablenkeinrichtung 41 des photoelektrischen Wandlers 31 geliefert wird. Bei dem dargestellten Beispiel sind die Ströme für die X- und Y'-Ablenkung so bemessen, daß der festgestellte Punkt der maximalen Konzentration nahezu in die Mitte des Targets der Elektronenstrahl-Nachweiselemente oder des Blickfeldes gebracht wird. In F i g. 4 ist ein Beispiel für den Aufbau einer Ablenksteuerschaltung dargestellt. Die Eingangssignale der Ablenksteuerschaltung werden einem Codiergerät 401 geliefert, das so aufgebaut ist, daß es seinen Ausgangskoordinaten Werte gibt, die einer Stelle entsprechen, an der ein Eingangssignal »1« oder das maximale Signal vorhanden ist. Damit wird der Abszissenwert Xdes maximalen Signals einem Ausgangsleiter 402 geliefert, während ein Koordinatenwert Y des maximalen Signals einem Ausgangsleiter 403, beide jeweils in Form eines digitalen Signals, geliefert wird. Diese Informationen über rechtwinklige Koordinaten werden einer horizontalen Ablenkspule 406 und einer vertikalen Ablenkspule 407 des photoelektrischen Wandlers jeweils durch digitalanaloge Wandler 404 und 405 und Verstärker 406 und 407 zugeführt. Wenn die Mitte des Blickfeldes mit dem Ursprungspunkt der rechtwinkligen Koordinaten ausgerichtet ist. ist es möglich, das maximale Signal immer in der Mitte des Blickfeldes anzuordnen.A deflection control circuit 40 responds to the output signals of the quantization circuits 38 and generates a deflection signal which is supplied to the deflection device 41 of the photoelectric converter 31. In the example shown, the currents for the X and Y 'deflection are dimensioned so that the determined point of maximum concentration is brought almost in the center of the target of the electron beam detection elements or of the field of view. In Fig. 4 shows an example of the construction of a deflection control circuit. The input signals of the deflection control circuit are supplied to a coding device 401 which is constructed in such a way that it gives its output coordinates values which correspond to a point at which an input signal "1" or the maximum signal is present. The abscissa value X of the maximum signal is thus supplied to an output conductor 402, while a coordinate value Y of the maximum signal is supplied to an output conductor 403, both in the form of a digital signal. This rectangular coordinate information is supplied to a horizontal deflection coil 406 and a vertical deflection coil 407 of the photoelectric converter through digital-to-analog converters 404 and 405 and amplifiers 406 and 407, respectively. When the center of the field of view is aligned with the origin point of the rectangular coordinates. it is possible to always place the maximum signal in the center of the field of view.

Wie in F i g. 3 gezeigt ist, wird das Ausgangssignal der Maximalwert-Nachweisschaltung 35 einer Schwellenwertschaltung 42 geliefert, die ein Ausgangssignal erzeugt, das einer Brennweiten-Steuerungsschaltung 43 zugeführt wird, wenn das Ausgangssignal von der Maximalwert-Nachweisschahung 35 einen vorher bestimmten Wert überschreitet. Die Brennweitensteuerungsschaltung 43 liefert ein Brennweitensteuerungssignal einer Brennpunktsteuerungsschaltung 44. die so aufgebaut ist, daß sie der Ablenkeinrichtung 45. die die in F i g. 1 gezeigte erste und zweite Fokussierungsspule umfaßt. Ströme in einem vorher bestimmten Verhältnis liefert, um das Ladungsbild auf die gewünschte Größe durch Veränderung der Brennweite zu bringen.As in Fig. 3, the output of the maximum value detection circuit 35 becomes a threshold value circuit 42, which generates an output signal that is sent to a focal length control circuit 43 is supplied when the output signal from the maximum value detection circuit 35 is a predetermined one Value exceeds. The focus control circuit 43 supplies a focus control signal a focus control circuit 44. which is so constructed that the deflector 45. the in Fig. 1 comprises first and second focusing coils shown. Currents in a predetermined ratio supplies to bring the charge image to the desired size by changing the focal length.

Gleichzeitig wird das Ausgangssignal der Brennweitensteuerungsschaltung 43 der Kennschaltung 34 geliefert, um sie in Betrieb zu setzen. Wenn die Kennschaltung 34 ihre Erkennzungstätigkeit vollendet, wird ein Endsignal erzeugt, das der Brennpunktsteuerschaltung 44 geliefert wird, um die Brennweitenänderung rückgängig zu machen.At the same time, the output of the focus control circuit becomes 43 of the identification circuit 34 supplied to put them into operation. When the identification circuit 34 completes its identification operation, an end signal, which is supplied to the focus control circuit 44, is generated to indicate the change in focal length to undo.

Mit dem photoelektrischen Wandler ist es möglich, das Muster mit einer hohen Genauigkeit dadurch zu erkennen, daß zunächst das gesamte Gebiet des zu erkennenden Elementes im Blickfeld betrachtet wird, der Punkt der maximalen Konzentration in die Mitte des Blickfeldes bewegt wird und dann dieser charakteristische Punkt durch Änderung der Brennweite vergrößert wird, so daß er das gesamte Blickfeld überdeckt Aus diesem Grunde ist es möglich, diesen besonders kennzeichnenden Punkt zu vergrößern und mit einer ausreichend hohen Auflösung mit einem Target von Elektronenstrahl-Nachweiselementen einer Anzahl von nur 32 - 32 zu erkennen, das selbst eine relativ geringe Auflösung hat.With the photoelectric converter it is possible to to recognize the pattern with a high degree of accuracy by first covering the entire area of the to recognizing element is viewed in the field of vision, the point of maximum concentration in the middle of the field of view is moved and then this characteristic point is enlarged by changing the focal length so that it covers the entire field of vision. For this reason, it is possible to use this especially to enlarge the characteristic point and with a sufficiently high resolution with a target of Electron beam detection elements of a number of only 32-32 can be recognized, which itself is a relatively small one Has resolution.

Obwohl in der in Fi g. 3 gezeigten Ausführungsform die Konzentration des Bildes als charakteristisches Merkmal des zu erkennenden Musters verwandt wurde, ist es auch möglich, ein anderes charakteristisches Merkmal des Musters, wie seine Anordnung. Größe oder Farbe, zu verwenden. In einem solchen Fall ist dieAlthough in the in Fi g. 3 embodiment shown the concentration of the image was used as a characteristic feature of the pattern to be recognized, it is also possible to use another characteristic feature of the pattern, such as its arrangement. size or color, to use. In such a case the

Maximalwert-Nachweisschaltung 35 natürlich durch eine Schaltung zum Nachweis einer bestimmten Anordnung, Größe oder Farbe de Musters ersetzt. Zu diesem Zweck kann irgendeine der Anzahl bekannter Nachweis- oder Kennschaltungen verwandt werden.Maximum value detection circuit 35, of course, by a circuit for detecting a certain Arrangement, size or color of the pattern replaced. Any of the number may be known for this purpose Detection or identification circuits are used.

Wenn die charakteristischen Punkte dadurch nachgewiesen werden, daß zunächst das Ladungsbild verkleinert wird, um einen relativ weilen Bereich des Elementes in das Blickfeld zu bringen, ist es möglich, den charakteristischen Punkt zu bewegen und dadurch genau zu bestimmen, daß er durch Einstellen der Ablenkeinrichtung, um den Brennpunkt zu verschieben, gesucht wird, wodurch das Ladungsbild verdunkelt wird. Die Einstellung des Brennpunktes kann elektrisch durch eine Fokussierungsspule und die in Fig. 1 gezeigte Beschleunigungselektrode erfolgen. Wenn es gewünscht ist, das charakteristische Merkmal des Elementes, das in das Blickfeld ragt, grob nachzuweisen, falls das Merkmal zu wenig im einzelnen erkannt wurde, ist die Erkennung ziemlich ungenau, so daß es vorteilhaft ist, den charakteristischen Punkt des Elementes zu suchen, während es optisch verdunkelt wird.If the characteristic points are detected by first reducing the charge image is to bring a relatively lingering area of the element into the field of view, it is possible to use the to move the characteristic point and thereby precisely determine that it is by adjusting the Deflector to shift the focus is sought, whereby the charge image is darkened. Adjustment of the focus can be done electrically by a focusing coil and that shown in FIG Acceleration electrode take place. If it is desired the characteristic feature of the element, that protrudes into the field of vision can be roughly demonstrated if the feature has not been recognized in detail the recognition is rather imprecise, so that it is advantageous to identify the characteristic point of the element looking while it is optically darkened.

Während bei der vorhergehenden Beschreibung die Größe des Bildes des Elementes zunächst verringert und dann vergrößert wurde, ist es auch möglich, das Bild zu vergrößern, um einen charakteristischen Punkt, wie z. B. einen Abstand zwischen benachbarten Buchstaben, nachzuweisen und den nachgewiesenen Abstand der Nachweis- und Isolationsschaltung 33 zu liefern, um einen bestimmten zu erkennenden Buchstaben zu isolieren. Danach wird der Buchstabe auf eine zum Erkennen notwendige Größe vergrößert. Aus diesem Grunde sind in dieser Beschreibung die Kennschaltung, die Nachweis- und Isolationsschaltung und die damit verbundenen Schaltungen, denen ein Signal eines vergrößerten oder verkleinerten Bildes geliefert wird, allgemein mit Mustcrvcrarbcitungsschaltung bezeichnet. While in the preceding description, the size of the image of the element was initially reduced and then enlarged, it is also possible to enlarge the image to a characteristic point like z. B. a distance between adjacent letters, and the proven distance of the Provide detection and isolation circuit 33 to a particular letter to be recognized isolate. Then the letter is enlarged to a size necessary for recognition. For this This description is based on the identification circuit, the detection and isolation circuit and the associated circuit connected circuits to which an enlarged or reduced image signal is supplied, generally referred to as pattern marking circuit.

In F i g. 5 ist der Aufbau einer anderen Ausführungsform eines Erkennungssystems gezeigt, bei der der in Fig. 1 und 2 gezeigte photoelektrische Wandler zum Normalisieren, Nachweisen und Isolieren des Bildsignals des zu erkennenden Elementes verwandt wird.In Fig. FIG. 5 shows the structure of another embodiment of a detection system in which the device shown in FIG Photoelectric converters shown in Figs. 1 and 2 for normalizing, detecting and isolating the image signal of the element to be recognized is used.

In F i g. 5 ist der in F i g. 1 gezeigte photoelektrische Wandler mit dem Bezugszeichen 51 bezeichnet. Die parallelen Ausgangssignale vom photoelektrischen Wandler 51 werden einer Quantisicrungsschaltu.ig 53 über eine Vielzahl von Ausgangslcitern 52i zugeführt. Die Quantisierungsschaltung 53 quantisien die jeweiligen Ausgangssignale an den Ausgangsleitern 52, um diese Ausgangssignale in ein »1«- oder »O«-Signal entsprechend einem Schwarz- oder Weißpegel umzuformen. Die Ausgänge von der Quantisierungsschaltung 53 werden einer Matrixschaltung 54 geliefert, die so aufgebaut ist, daß sie den Teil des Blickfeldes nachweist, an dem sich das Mustersignal befindet, um den Teil von den parallelen Ausgängen des phoioelektrischen Wandlers 51 auszuwählen, der das Mustersignal enthält. Einzelheiten des Aufbaues der Matrixschaltung 54 sind in F i g. 6 dargestellt.In Fig. 5 is the one in FIG. 1 photoelectric shown Transducer denoted by reference numeral 51. The parallel output signals from the photoelectric Converters 51 become a quantization switch 53 supplied via a plurality of output liters 52i. The quantizing circuit 53 quantizes the respective ones Output signals on the output conductors 52 to convert these output signals into a "1" or "O" signal to reshape according to a black or white level. The outputs from the quantization circuit 53 are provided to a matrix circuit 54 which is constructed to detect the portion of the field of view at which the pattern signal is located to the part of the parallel outputs of the phoioelectric transducer 51 that contains the pattern signal. Details of the construction of the matrix circuit 54 are in Fig. 6 shown.

5 · 5 Punkte 52 sind, wie in Fig.6 gezeigt, in einer Matrix angeordnet und entsprechen jeweils den in F i g. 5 gezeigten Ausgangsleitern 52:, die so dargestellt sind, daß sie sich senkrecht durch die Zeichenebene von F i g. 6 erstrecken.5 x 5 points 52 are, as shown in Fig. 6, in a Arranged matrix and correspond in each case to the in F i g. Output conductors 52 shown in FIG. 5: which are so shown are that they are perpendicular through the plane of F i g. 6 extend.

Die Ausgangssignale der Ausgangsieiter 52, die zu den jeweiligen Reihen der Matrix gehören, werden Ausgangsleitern 56 über zugehörige ODER-Schaltungen 55 zugeführt. Auf dieselbe Weise werden die Ausgangssignale der Ausgangsleiter 52, die zu den jeweiligen Spalten der Matrix gehören, den Ausgangsleitern 58 über zugehörige ODER-Schaltungen 57 zugeführt.The outputs of the output conductors 52 associated with the respective rows of the matrix are Output conductors 56 are supplied via associated OR circuits 55. In the same way, the Output signals of the output conductors 52 belonging to the respective columns of the matrix, the output conductors 58 supplied via associated OR circuits 57.

Die Ausgänge der Reihenausgangsleiter 56 der Matrixschaltung 54 sind mit einem in Fig. 5 und 6 gezeigten vertikalen Maskenspeicher 59 verbunden, der fünf Speicher, z. B. in Form von Flip-Flop-SchaltungenThe outputs of row output conductors 56 of matrix circuit 54 are shown with one in FIGS. 5 and 6 vertical mask memory 59 shown connected, the five memories, e.g. B. in the form of flip-flop circuits

ίο umfaßt, die jeweils mit den Reihenausgangslcitern 56 verbunden sind. Die Spaltenausgangsleiler 58 der Matrixschaltung 54 sind mit den Flip-Flop-Schaltungen der entsprechenden Größenordnung eines horizontalen Maskenspeichers verbunden, der denselben Aufbau wie der vertikale Maskenspeicher aufweist.ίο includes, each with the series output liters 56 are connected. The column output lines 58 of the matrix circuit 54 are connected to the flip-flop circuits of the corresponding order of magnitude of a horizontal mask memory which has the same structure as the vertical mask memory.

Das Ergebnis ist, daß der horizontale Maskenspeichcr 60 ein horizontales Projektionssignal des Bildsignals »1«, das sich im Blickfeld zeigt, und der vertikale Maskenspeicher 59 ein vertikales Projektionssignal bildet. Diese Verhältnisse sind in Fi g. 7B gezeigt, in der die dunkleren Teile des vertikalen und horizontalen Maskenspeichers 59 und 60 das Projektionssignal »1« zeigen, das den Flip-Flop-Schaltungen geliefert wird Fig. 7A zeigt die Beziehung zwischen einem Feld von Zahlen, die die zu erkennenden Muster darstellen, und dem Blickfeld des photoelektrischen Wandlers 51 während Fi g. 7B das Feld der Zahlen im Blickfeld des photoelektrischen Wandlers 51 zeigt. Fig. 7B bis 7Γ zeigen Ausgänge vom photoelektrischen Wandler 51 wie sie durch einen Teil der Matrixschaltung 54 /u sehen sind.The result is that the horizontal mask memory 60 receives a horizontal projection signal of the image signal "1" shown in the field of view and the vertical mask memory 59 a vertical projection signal forms. These relationships are shown in Fi g. 7B shows the darker parts of the vertical and horizontal Mask memory 59 and 60 show the projection signal "1" which is supplied to the flip-flop circuits Fig. 7A shows the relationship between a field of Numbers representing the patterns to be recognized and the field of view of the photoelectric converter 51 while Fi g. 7B shows the field of numbers in the field of view of the photoelectric converter 51. Fig. 7B to 7Γ show outputs from photoelectric converter 51 as viewed through part of matrix circuit 54 / u are.

Wenn die Projektionssignale dem vertikalen und horizontalen Maskenspeichcr 59 und 60 geliefert sind wird ein Endkennsignal der in F i g. 5 gezeigtenWhen the projection signals are supplied to the vertical and horizontal mask memories 59 and 60 an end identification signal of the in FIG. 5 shown

Ablenksteuerschaltung 61 von der im folgenden beschriebenen Kennschaltung geliefert. Auf dieses Endsignal hin arbeitet die Ablcnkstcuerschaltung 61. um die Ablenkeinrichtung des photoelektrischen Wandlers 51 zu steuern und dadurch die Zahlen im Blickfeld nach oben und nach unten, wie in den F i g. 7C und 7 D gezeigt, zu verschieben.Deflection control circuit 61 is supplied by the identification circuit described below. On this At the end of the signal, the deflection control circuit 61 operates around the deflection device of the photoelectric converter 51 and thereby the numbers in the field of vision up and down as shown in Figs. 7C and 7D shown to move.

Dieser Vorgang wird im einzelnen an Hand der F i g. 8 beschrieben.
Das Endkennsignal von der Kennschaltung 76 wird zuThis process is described in detail with reference to FIGS. 8 described.
The final identification signal from the identification circuit 76 becomes

dem Eingangsklemmensatz einer Flip-Flop-Schaltung 611 geliefert, um an seiner Ausgangsklcmmc 1 ein Signal zu erzeugen. Dieser Ausgang wird dazu benutzt, eine Gatterschaltung 612 einzuschalten. Der Ausgangsimpuls von einem Taktsignalgenerator 613 wird an einensupplied to the input terminal set of a flip-flop circuit 611 in order to have a signal at its output terminal 1 to create. This output is used to turn on a gate circuit 612. The output pulse from a clock signal generator 613 is sent to a

A'-Koordinatenzähler 614 über die eingeschaltete Gatterschaltung 612 gelegt. Der Λ'-Koordinatcnzähler 614 zählt die Anzahl der Taktimpulse, um das Ergebnis einem Digital-Analog-(D-A)-Wandler 616 über einen Additivkreis 615 zu liefern. Das Ausgangssignal vonA 'coordinate counter 614 via the switched on Gate circuit 612 placed. The Λ 'coordinate counter 614 counts the number of clock pulses to get the result a digital-to-analog (D-A) converter 616 via an additive circuit 615. The output of

D-A-Wandler 616 wird der horizontalen ^Ablenkspule des photoelektrischen Wandlers über einen Ablenkverstärker 617 zugeführt. Während die Gatterschaltung 612 eingeschaltet ist, wächst damit mit der Zeit der Inhalt des A'-Koordinatenzählers 614, um allmählich denD-A converter 616 becomes the horizontal ^ deflection coil of the photoelectric converter is supplied through a deflection amplifier 617. While the gate circuit 612 is on, the content of the A 'coordinate counter 614 grows over time to gradually increase the

Ablenkstrom zu erhöhen. Dadurch wird das Ladungsbild des photoelektrischen Wandlers nach links verschoben. Wenn das projizierte Signal im horizontalen Maskenspeicher 60 das in Fig. 7D gezeigte rechte Ende erreicht, erzeugt der linke Detektor 63 einIncrease deflection current. This turns the charge image of the photoelectric converter to the left postponed. When the projected signal in the horizontal mask memory 60 is the right one shown in Fig. 7D When the end is reached, the left detector 63 generates a

(15 Ausgangssignal, das an die Rückstellungsklemmc R der Flip-Flop-Schaltung 611, die in F i g. 8 gezeigt ist. gelegt wird. Bei Rückstellung dieser Flip-Flop-Schaltung 611 wird die Gatterschaltung 612 außer Betrieb gesetzt und(15 Output signal applied to the reset terminal R of the flip-flop circuit 611 shown in Fig. 8. When this flip-flop circuit 611 is reset, the gate circuit 612 is disabled and

ein Signal wird an der Ausgangsklemme 0 der Flip-Flop-Schaltung 611 erzeugt. Dieses Ausgangssignal wird zur Schaltung einer zweiten Flip-Flop-Schaltung 618 benutzt. Der »1 «-Ausgang der zweiten Flip-Flop-Schaltung 618 setzt eine zweite Gatterschaltung 619 in Betrieb, um ein Impulssignal, das durch den Taktimpulsgenerator 613 erzeugt wird, einem V-Koordinatenzähler 620 zu liefern, dessen Zählergebnis einem D-A-Wandler 623 über einen Additivkreis 621 geliefert wird. Der D-A-Wandler 623 erzeugt ein analoges, dem Inhalt des V-Koordinatenzählers 620 proportionales Signal. Das so erzeugte Analogsignal wird der vertikalen Ablenkspule des photoelektrischen Wandlers über einen Ablenkverstärker 624 zugeführt. Folglich wird das Ladungsbild des photoelektrischen Wandlers, wie in Fig. 7D gezeigt, nach oben bewegt. Wenn das Ladungsbild das obere Ende erreicht, erzeugt der obere Enddetektor 62, der mit dem vertikalen Maskenspeichera signal is generated at the output terminal 0 of the flip-flop circuit 611. This output signal is used to switch a second flip-flop circuit 618. The "1" output of the second flip-flop circuit 618 activates a second gate circuit 619 to generate a pulse signal generated by the clock pulse generator 613 is generated, a V coordinate counter 620, the counting result of which is supplied to a D / A converter 623 via an additive circuit 621 will. The D / A converter 623 generates an analog one that is proportional to the content of the V-coordinate counter 620 Signal. The analog signal thus generated becomes the vertical deflection coil of the photoelectric converter fed through a deflection amplifier 624. Consequently, the charge image of the photoelectric converter, as shown in Fig. 7D, moved upward. If that When the charge image reaches the upper end, the upper end detector 62, which is connected to the vertical mask memory, generates

59 verbunden ist, ein Ausgangssignal, das der Rückstcliklemme R der zweiten Flip-Flop-Schaltung 618, die in Fig.8 gezeigt ist, geliefert wird. Bei Rückstellung der Flip-Flop-Schaltung 618 wird die Gatterschaltung 619 außer Betrieb gesetzt, um die Verschiebung zu beenden. Als Folge der Verschiebung werden die vier Zahlen im Blickfeld zur linken, oberen Seite des Targets bewegt, so daß die nachzuweisende und zu isolierende Zahl 2 in die obere linke Ecke des Blickfeldes, wie in F i g. 2 gezeigt, gebracht wird.59 is connected, an output signal which is supplied to the reset terminal R of the second flip-flop circuit 618 shown in FIG. When the flip-flop circuit 618 is reset, the gate circuit 619 is disabled to end the shift. As a result of the shift, the four numbers in the field of view are moved to the upper left side of the target, so that the number 2 to be detected and isolated is in the upper left corner of the field of view, as in FIG. 2 is shown.

Dann werden die Projektionssignale, die durch den vertikalen und den horizontalen Maskcnspeicher 59 undThen, the projection signals generated by the vertical and horizontal mask memories 59 and

60 erzeugt werden, durch Schallungen 64 und 65 bis auf das Projcktionssignal der nachzuweisenden und zu isolierenden Zahl 2 ausgeschaltet. Obwohl im Rahmen der Erfindung viele Typen derartiger Schaltungen verwendbar sind, ist ein Beispiel dafür in der F i g. 9 dargestellt. In dieser Figur ist mit 60 der Horizontalspeicher bezeichnet, und die »!«-Ausgangssignalc der jeweiligen Flip-Flop-Schaltung 6Oi bis 6Oi werden an je eine Eingangsklemmc der UND-Schaltungen 661 bis 66. jeweils gelegt. Das Ausgangssignal von jeder UND-Schaltung wir wird zum Eingang der nachfolgenden UND-Schaltung und zu einem Satz von Klemmen der fünf Flip-Flop-Schaltungen 67i bis 67s geleitet, die einen Speicher 67 bilden. Ein »!«-Signal von der Klemme 68 wird immer zu der anderen Eingangsklemme der ganz links angeordneten UND-Schaltung66i geleitet.60 are generated by cladding 64 and 65 up to the projection signal of the number 2 to be detected and isolated is switched off. Although in the frame Many types of such circuits can be used in accordance with the invention, an example of which is shown in FIG. 9 shown. In this figure, the horizontal memory is at 60 and the "!" output signals of the respective flip-flop circuit 6Oi to 6Oi are connected to each an input terminal of the AND circuits 661 to 66. each laid. The output of each AND gate we become the input of the subsequent AND circuit and a set of terminals of the five flip-flop circuits 67i to 67s, which form a memory 67. A "!" Signal from terminal 68 is always routed to the other input terminal of the leftmost AND circuit 66i.

Beim Betrieb dieser Schaltung sind dann, wenn alle Flip-Flop-Schaltungen 6Oi bis 60^ des Speichers 60 im »1 «-Zustand sind, alle Flip-Flop-Schaltungen 671 bis 67. des Speichers 67 ebenfalls im »1 «-Zustand. Wenn irgendeine der Flip-Flop-Schaltungen 6Oi bis 60s. z. B. 6O3, im »0«-Zustand ist, nehmen zwei Flip-Flop-Schaltungen 67i und 72 des Speichers 67 den »1 «-Zustand an. die restlichen Flip-Flop-Schaltungen des Speichers 67 jedoch werden nicht umgeschaltet, sondern behalten ihren »0«-Zustand bei. Wenn der vertikale Speicher 59 an Stelle des horizontalen Speichers 60 verwandt wird, wird die Schaltung 64 benutzt.In the operation of this circuit, when all flip-flop circuits 6Oi to 60 ^ of the memory 60 are im All flip-flop circuits 671 to 67 are "1" state. of the memory 67 also in the "1" state. When any of the flip-flop circuits 6Oi to 60s. z. B. 6O3, is in the "0" state, two flip-flop circuits 67i and 72 of the memory 67 assume the "1" state. the remaining flip-flop circuits of the memory 67, however, are not switched, but kept their "0" state. If the vertical memory 59 is used instead of the horizontal memory 60, circuit 64 is used.

Durch die Verwendung dieser Schaltungen 64, 65 ist es möglich, aus dem in Fig. 7D gezeigten Projektionssignal nur zwei Projektionssignale zu entnehmen, die erfaßt und isoliert werden sollen, und sie den jeweiligen Speichern der Schaltungen 64 und 65 zuzuführen.By using these circuits 64, 65 it is possible to extract only two projection signals from the projection signal shown in FIG. 7D, the to be detected and isolated, and to be supplied to the memories of the circuits 64 and 65, respectively.

Die Ausgangssignale der Schaltung 64 werden einer Höhenmeßschaltung 69 zugeführt, um die Höhe der isolierten Zahl 2 zu messen. Im einzelnen arbeitet die Höhenmeßschaltung 69 so, daß sie die Anzahl der »!«-Signale in den Ausgangssignalen der Schaltung 64 zählt. Die Höhenmeßschaltung 69 kann z. B. von einem Dekodiergerät gebildet werden. Das von der Höhenmeßschaltung 69 erzeugte Höhensignal wird der Brennpunktsteuertchaltung 70 und der Ablcnksteuerschaltung 61 des photoelcktrischen Wandlers 51 zugeführt.The output signals of the circuit 64 are fed to an altitude measuring circuit 69 in order to determine the altitude of the measure isolated number 2. In detail, the height measuring circuit 69 works so that it the number of "!" Signals in the output signals of circuit 64 counts. The height measuring circuit 69 can, for. B. be formed by a decoder. That from the height measuring circuit 69 generated height signal is fed to the focus control circuit 70 and the deflection control circuit 61 of the photoelectric converter 51 is supplied.

Die Brennpunktsteuerschaltung 70 spricht auf das Höhensignal an und bestimmt die Stromstärke, die dazu notwendig ist, daß die identifizierte Zahl 2 die gewünschte Größe bekommt, und der Strom mit der gewählten Stärke wird der Ablenkeinrichtung des photoeiektrischen Wandlers 51 zugeführt, um das Bi'd zu vergrößern. Die Ablenksteuerschaltung 61 hat die Aufgabe, die Ablenkeinrichtung so zu steuern, daß die Zahl 2 zur linken oberen Ecke des Targets, wenn das Bild vergrößert ist, abgelenkt wird.The focus control circuit 70 is responsive to the altitude signal and determines the amount of current to be applied to it it is necessary that the identified number 2 gets the desired size, and the current with the Selected strength is fed to the deflection device of the photoelectric converter 51 in order to convert the Bi'd to enlarge. The deflection control circuit 61 has the task of controlling the deflector so that the Number 2 is deflected to the top left corner of the target when the image is enlarged.

Die Ablenkgrößen A X und Δ Y des Ladungsbildes in diesem Zustand werden im einzelnen auf die folgende Weise bestimmt. Wie in Fig. 7F gezeigt, weist die vergrößerte Ziffer eine bestimmte normalisierte Größe auf. Angenommen, die vergrößerte Ziffer hat eine Höhe Vo und eine Breite Xo. Die Höhe der Ziffer Y vor der Vergrößerung wird durch die Höhenmeßschaltung 69, die in F i g. 5 gezeigt ist, gemessen. Unter der Voraussetzung, daß das Verhältnis von Höhe und Breite konstant gehalten wird, muß die Höhe X nicht gemessen werden. Wenn die Zahl 2 von ihrer in Fig. 7E gezeigten Größe auf die in F i g. 7F gezeigte Größe vergrößert ist. sind die Beträge der Ablenkungen Δ X und Δ Υ erforderlich, um die vergrößerte Zahl 2 dazu zu bringen, die linke obere Ecke des Blickfeldes — wie in Fig. 7F gezeigt — einzunehmen, die durch die folgenden Ausdrücke dargestellt werden können:The deflection quantities AX and Δ Y of the charge image in this state are determined in detail in the following manner. As shown in Fig. 7F, the enlarged digit has a certain normalized size. Assume that the enlarged digit has a height Vo and a width of Xo. The height of the digit Y before magnification is determined by the height measuring circuit 69 shown in FIG. 5 is measured. Provided that the ratio of height and width is kept constant, the height X need not be measured. When the number 2 changes from its size shown in FIG. 7E to that shown in FIG. 7F is enlarged. the amounts of the deflections Δ X and Δ Υ are required to make the enlarged number 2 occupy the upper left corner of the field of view - as shown in Fig. 7F - which can be represented by the following expressions:

I ΛI Λ

I VI V

Damit ist der Vergrößerungsfaktor durch ein Verhältnis Vn/')" zwischen dem Ausgang >' der Höhenmeßschaltung 69 und der Höhe Vo nach der Vergrößerung bestimmt, wodurch die Ströme bestimmt sind, die der ersten und zweiten Fokussierungsspule 15 und 16 des photoelektrischen Wandlers geliefcn werden. Der Ausgang V der Höhenmeßschaltung 6i wird an die in F i g. 8 gezeigte Operationsschahung 62f gelegt, die so aufgebaut ist, daß sie Δ X und Δ > ermittelt, um an ihren Ausgangsklemmen —Δ X unc — Δ Y zu erzeugen. Diese Ausgänge werden der Additivkreisen 615 und 621 jeweils zugeführt und vor den Inhalten der X-Zähler 614 und V-Zähler 62( abgezogen. Die Ausgänge der Additivkreise 615 und 621 werden wieder in Analogsignale durch die D-A-Wand ler 616 und 623 umgewandelt, und die resultierender Analogsignale werden den Abienkspulen geliefert.Thus, the magnification factor is determined by a ratio Vn / ') "between the output>' of the height measuring circuit 69 and the height Vo after the magnification, thereby determining the currents to be supplied to the first and second focusing coils 15 and 16 of the photoelectric converter. The output V of the height measuring circuit 6i is applied to the operational circuit 62f shown in Fig. 8, which is so constructed that it detects Δ X and Δ > in order to generate -Δ X unc -Δ Y at its output terminals are fed to the additive circuits 615 and 621 and subtracted from the contents of the X-counter 614 and V-counter 62 (. The outputs of the additive circuits 615 and 621 are converted back into analog signals by the DA converter 616 and 623, and the resulting Analog signals are supplied to the Abienkspulen.

Die oben beschriebenen Verfahrensschritte de Normalisierung der Größe und der Lage des zi erkennenden Musters werden durch optische Einrich tungen durchgeführt Bei Vollendung der Normalisie rung der isolierenden Zahl 2 wird die Isolierung diese Zahl 2 durch die Schaltung 71 durchgeführt. Wie ir Fig. 10 gezeigt ist, besteht die Schaltung 71 aus eine Vielzahl von UND-Gatterschaltungen 72, die für dii jeweiligen Ausgangsleiter 523 des photoelektrischei Wandlers 51 vorgesehen sind, die die Matrixschaltunj 54 passiert haben. In Fig. 10 entspricht die Anzahl deThe process steps described above de normalization of the size and location of the zi recognizing patterns are carried out by optical devices. When the normalization is completed tion of the insulating number 2, the isolation of this number 2 is carried out by the circuit 71. Like ir As shown in Fig. 10, the circuit 71 is composed of a A plurality of AND gate circuits 72 which are used for the respective output conductors 523 of the photoelectric Converter 51 are provided, which the Matrixschaltunj 54 happened. In Fig. 10 the number corresponds to de

Punkte 5Z die in einer Matrix angeordnet sind, den jeweiligen Ausgangsleitern, die in F i g. 5 allgemein mit der Ziffer 523 bezeichnet sind, und diese Punkte sind mit den Eingangsklemmen von drei Eingangs- und Gatterschaltungen 72 verbunden. Die Eingangsklemmen der UND-Gatterschaltungen 72, die zu den Reihen der Matrix gehören, sind gemeinsam, wie in Fig.7F gezeigt, mit den Ausgangsleitern 73 der Schaltung 64 verbunden, wohingegen die unteren Eingangsklemmen der UND-Gatterschaltungen, die zu den Spalten der ι ο Matrix gehören, gemeinsam, wie ebenfalls in Fig.7F gezeigt, mit den jeweiligen Ausgangsleitern 74 der Schaltung 65 verbunden sind die Ausgänge 75 der jeweiligen UND-Gatterschaltungen 72 sind mit der in F i g. 5 gezeigten Kennschaltung verbunden. ι sPoints 5Z which are arranged in a matrix, the respective output conductors shown in FIG. 5 generally with the numeral 523, and these points are connected to the input terminals of three input and gate circuits 72 connected. The input terminals of the AND gate circuits 72 which are connected to the rows of the Matrix are common, as shown in Figure 7F, to output conductors 73 of circuit 64 connected, whereas the lower input terminals of the AND gate circuits that lead to the columns of the ι ο Matrix, as also shown in FIG. 7F, belong together with the respective output conductors 74 of the The outputs 75 of the respective AND gate circuits 72 are connected to the circuit 65 in FIG F i g. 5 connected to the identification circuit. ι s

Wenn beide Ausgangsleiter 73 und 74 der Schaltungen 64 und 65 der Schaltung 7t zur gleichen Zeit mit einem »!«-Signal belegt sind, werden die UND-Gatterschaltungen 72 in Betrieb gesetzt, so daß der Ausgang vom photoelektrischen Wandler durch die UND-Gatterschaltungen wandern kann, andere Signale jedoch diese UND-Gatterschaltungen nicht passieren können. Dementsprechend erscheinen nur Bildsignale, die der Ziffer 2 entsprechen, an den Ausgangsleitern 524 der Schaltung 71.If both output conductors 73 and 74 of the circuits 64 and 65 of the circuit 7t are occupied with a "!" Signal at the same time, the AND gate circuits 72 are activated so that the output from the photoelectric converter travels through the AND gate circuits can, but other signals cannot pass through these AND gates. Accordingly, only image signals corresponding to the number 2 appear on the output conductors 524 of the circuit 71.

Die auf diese Weise ausgewählten und isolierten Bildsignale der Ziffer 2 werden einer Musterkennschaltung 76 zugeführt, wodurch die Ziffer 2 erkannt wird. Es sind bereits viele Arten von Kennschaltungen vorgeschlagen worden, und eine von diesen kann bei dem Ausführuiigsbeispiel der Erfindung verwandt werden.The image signals of the number 2 selected and isolated in this way become a pattern recognition circuit 76 supplied, whereby the number 2 is recognized. Many types of identification circuits have been proposed and any of them can be used in the embodiment of the invention.

Die Kennschaltung 76 ist so aufgebaut, daß sie be Vollendung der Identifikation einer gegebenen Zah beim Betrieb ein Endsignal der oben beschriebenei Abienksteuerschaltung 61 liefert, um das Lesen de nächsten Zahl oder des nächsten Buchstabens vorzube reiten.The identification circuit 76 is constructed to be used upon completion of the identification of a given number in operation, an end signal of the above-described Abienk control circuit 61 supplies to the reading de to prepare the next number or letter.

Obwohl bei der Beschreibung dieser Ausführungs form ein bestimmtes zu isolierendes Muster zur linkei oberen Ecke des Blickfeldes, wie in Fig.7F gezeigt geschoben wurde, ist es auch möglich, das isoliert! Muster in die Mitte des Blickfeldes dadurch zu schieben daß die Eingangssignale zürn oberen Enddetektor unc linken Enddetektor von geeigneten Stellen der horizon talen und vertikalen Speicher ausgewählt werden, unc daß die Schaltungen 64, 65 an beiden Seiten diesel Stellen verbunden werden. Darüber hinaus ist e; offensichtlich, daß die in Fig.3 und 5 gezeigte Abienksteuerschaltung durch eine bekannte Schaltung wie sie bei einem Lichtpunktabtaster oder ähnlichen verwandt wird, dargestellt werden kann. Ähnlich kanr die Brennpunktsteuerschaltung durch einen Digitalzähler, einen D-A-Wandler, einen Stromverstärker odei ähnliches gebildet werden.Although in the description of this embodiment form a certain pattern to be isolated to the left upper corner of the field of view as shown in Figure 7F it is also possible to isolate it! To move the pattern into the center of the field of view that the input signals to the upper end detector and the left end detector are from suitable points on the horizon Tal and vertical memories are selected, and that the circuits 64, 65 on both sides diesel Bodies are connected. In addition, e; obvious that the one shown in Figs Abienksteuerschaltung by a known circuit as in a light point scanner or the like is used, can be represented. Similarly, the focus control circuit can be operated by a digital counter, a D-A converter, a current amplifier or the like can be formed.

Aus dem Obigen ist zu ersehen, daß das Musterkenngerät die gleiche Eignung wie das menschliche Auge aufweistFrom the above it can be seen that the pattern recognition device has the same functionality as the human eye having

Da der Ausgang des photoelektrischen Wandlers aus einem zweidimensionalen Signal besteht, ist die für die Erkennung der Muster notwendige räumliche Verarbeitung leicht, wodurch die Eignung des Erkennungssystems verbessert ist.Since the output of the photoelectric converter consists of a two-dimensional signal, the one for the Recognition of the pattern necessary spatial processing easily, thereby reducing the suitability of the recognition system is improved.

Hierzu 7 Blatt ZeichnungenIn addition 7 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Photoelectric converter for a recognition system of pictorial patterns with a photoelectron emitting surface attached to a The end of an evacuated tubular flask is attached and on which a photographic input image of the pattern to be identified is projected, with a focusing device for focusing of the photoelectrons emitted by the surface to generate a charge image with the aid of this Photoelectrons in a focal plane, with a device for enlarging or reducing the charge image generated by the photoelectrons and with a deflection device for a deflection of the emitted photoelectrons, characterized in that that in a near the focal plane (17) located a target (19) from a plane A plurality of electron beam detection elements (19ii to 19nm) is arranged, each of which has one the current proportional to the strength of the incident electron beam generates that facilities (24) provided for the parallel derivation of the output signals from the electron beam detection elements are, as well as devices (32 to 35, 42 to 45; 35 to 41), which serve the device for enlarging or reducing (41) and the deflector (45) using the Control output signals from the facilities for deriving the output signals in parallel can be obtained.

2. Photoelectric converter according to claim 1, characterized in that the focusing device (45) a first, in the vicinity of the photoelectron-emitting surface (13) arranged Focusing coil (15) and a second focusing coil arranged in the vicinity of the focal plane (17) (116) contains and that the means for enlarging or reducing the charge image the Controls ratios between the currents, which the first and the second focusing coil (15 and 16) flow through.

3. Photoelectric converter according to claim 1 or 2, characterized in that the electron beam detection elements (19n ... 19nm) of semiconductor elements are formed.

4. Photoelectric converter according to claim 3, characterized in that the semiconductor elements consist of a p-type semiconductor substrate plate (20) having a plurality of discrete areas n-type (21) formed on the surface of the semiconductor substrate plate (20), and a plurality of discrete metal electrodes (23) placed in the respective n-type areas are formed and each connected to an output conductor (24).

5. Photoelectric converter according to claim 1, characterized in that the device (24) for parallel derivation of the output signals of the electron beam detection elements (19u ... 19nm) includes a plurality of output conductors (39) connected thereto and emerging from the tubular envelope lead out, and that the control device contains a device (35) which serves to to determine a characteristic range of the image signals brought out via the conductors (39), as well as a facility (42 with 4i). which on the output signal of the device (35) for determining of a characteristic area and is used to enlarge the device (45) or To control reducing the charge image and another device (37 with 40), which the Deflection device (41) controls such that the determined characteristic area at a predetermined Position of the field of view generated by the target (19) of the electron beam detection elements held when the picture is enlarged or reduced.

6. Photoelectric converter according to claim 5, characterized in that the device / to Evidence of the characteristic part of the image

is gnals a maximum value detection circuit (35) contains.

7. Photoelectric converter according to claim 6, characterized by an actuating circuit (43, 44) for the means (45) for enlarging or reducing the electrical image provided by a threshold value circuit (42) is controlled when a maximum value in the image signal is exceeded and a deflection control circuit (40). which is the part of the image signal that has the maximum worth wearing, in the field of vision de? photoelectric converter.

8. Photoelectric converter according to one of claims 5 and 7, characterized in that the Focusing device a first, near the

.ίο Photoelectron emitting surface (13) ordered focusing coil (15) and a / wide, in the vicinity of the focal plane (17) arranged Focusing coil (16) that contains the means for enlarging or reducing the charge image

is the relationship between the currents controls, which the first and the second focusing coil (15 and 16) flow through, and that the target (19) of the Electron beam detection elements a semiconductor substrate plate (20) of the p-type, with a plurality of discrete regions (21) of the n-T \ p a surface of the substrate plate (20) is formed on which a plurality of metal electrodes (23) is attached, each of which is connected to an output conductor (24).

4s

9. Photoelectric converter according to claim 1.

characterized in that the means for deriving the output signals in parallel from the Electron beam detection elements includes a plurality of conductors (52) connected to the electron beam detection elements are connected and extend out through the piston tube, and that the control device includes a device (59 and 62) contains which is used to determine the output conductors carrying the image signal and the

SS deflecting device to control so that the in the Focal plane generated charge image is shifted, as well as a further device (71) for determination of the output conductor, which only originate from a certain pattern to be identified

ho de image signal carries.

10. Photoelectric converter according to claim ^. characterized in that the means for detecting the output conductor (52) carrying the image signal includes circuitry which is a mask

κ forms, this circuit having a device (54) for calculating a logical sum of a signal for the respective rows and columns of one of the Contains output conductors formed matrix, as well

vertical and horizontal mask memories (59 and 60), each based on the logical sum of the rows of the matrix and the logical sum of the columns of the matrix address to these as vertical and to store horizontal projection signals that the means (61) for moving the position of the Charge image in the focal plane comprises a device (62, 63) which in the vertical and the horizontal mask memory (59, 60) stored. Signals from the deflector of the photoelectric Converter supplies as control signals, and that the device for detecting those Output lines which only carry the image signal of a certain pattern to be identified, Contains gate circuits (612,619) each associated with the output conductors, and a device (611,618) for controlling the gate circuits in response to the output signals of the vertical and horizontal mask memory (59, 60).

11. Photoelectric converter according to claim 10, characterized in that the vertical and the horizontal mask memory (59, 60) are used to detect the presence or absence of signals on the output conductors (52), and that Control devices (61, 70) are provided, which the device for enlargement and Reduction of the charge image and the deflection device corresponding to those in the horizontal Control mask memory (60) and signals stored in the vertical mask memory (59).