JPH01291114A - Absolute position detector - Google Patents

Absolute position detector

Info

Publication number
JPH01291114A
JPH01291114A JP12023288A JP12023288A JPH01291114A JP H01291114 A JPH01291114 A JP H01291114A JP 12023288 A JP12023288 A JP 12023288A JP 12023288 A JP12023288 A JP 12023288A JP H01291114 A JPH01291114 A JP H01291114A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
read
signal
register
absolute position
signal charge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP12023288A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Oka
岡 康雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP12023288A priority Critical patent/JPH01291114A/en
Publication of JPH01291114A publication Critical patent/JPH01291114A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Abstract

PURPOSE:To shorten the read-out time of one frame and to improve the responsiveness by reading out only a necessary pitch element without reading out all picture elements. CONSTITUTION:A signal charge from a photodiode 5 is transferred to a vertical shift register, and the signal charge is transferred to a head register 6. To the register 6, a switching element 7 of an FET is connected, and also, by the next clock which the signal charge of the register 6 has reached, the signal charge is swept out to a ground line 8. The element 7 is set to ON state selectively by an output signal of a horizontal address decoder 9, and the signal charge which has passed through the element 7 is supplied to a comparing circuit 11 through a charge voltage converter 10. To the circuit 11, a threshold voltage is supplied 12, and a binarized image pickup signal is taken out. This image pickup signal is supplied to the decoder 9, and an address of a picture element for executing read-out is designated. In such a way, only the picture element required for deriving absolute position information is read, therefore, the read-out time of one frame is shortened, comparing with reading out all the picture elements of an image pickup element 21, and an output delay time can be shortened remarkably.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば産業用ロボットのアームの角度検出
や、工作機械のテーブル送り時の位置検出に用いて好適
な絶対位置検出装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an absolute position detection device suitable for use, for example, in detecting the angle of an arm of an industrial robot or detecting the position of a machine tool when feeding a table.

[発明の概要] この発明では、2次元撮像素子により、コード板のパタ
ーンを撮像し、撮像信号を処理することにより、絶対位
置を検出するようにした絶対位置検出装置において、2
次元撮像素子の転送用レジスタの出口と出力端子の間に
、アドレス発生回路の出力により選択的にオンとされる
スイッチング素子を設けると共に、転送用レジスタの出
口の信号電荷を次のクロックで掃きだすようになし、出
力端子からの信号に基づいて必要な読み出しアドレスを
アドレス発生回路により、探索することにより、応答性
が改善される。
[Summary of the Invention] The present invention provides an absolute position detection device that detects an absolute position by capturing an image of a code plate pattern using a two-dimensional image sensor and processing the image signal.
A switching element that is selectively turned on by the output of the address generation circuit is provided between the exit of the transfer register of the dimensional image sensor and the output terminal, and the signal charge at the exit of the transfer register is swept out at the next clock. The responsiveness is improved by using the address generation circuit to search for a necessary read address based on the signal from the output terminal.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

絶対位置検出装置は、産業用ロボットの角度検出や、工
作機械のテーブルの送り位置を検出する場合等に多く用
いられている0本願出願人は、先に特願昭62−198
26号明細書に記載されているように、スケール板とな
るコード板に数値パターンを形成すると共に、ストライ
ブ状のパターンを形成し、このコード板をCCDで構成
された2次元撮像素子により読み取り、撮像素子の出力
信号を処理することにより、数値パターンから粗精度の
位置を検出し、ストライブ状のパターンから精精度の位
置を検出するようにした絶対位置検出装置を提案してい
る。
Absolute position detection devices are often used to detect the angle of industrial robots and the feeding position of machine tool tables.
As described in the specification of No. 26, a numerical pattern is formed on a code plate serving as a scale plate, and a stripe-like pattern is also formed, and this code plate is read by a two-dimensional imaging device composed of a CCD. proposed an absolute position detection device that detects a position with coarse precision from a numerical pattern and a position with precision from a striped pattern by processing the output signal of an image sensor.

第5図は、上述の絶対位置検出装置の概略構成を示して
おり、スケール板としてのコード板20と、コード板2
0に対向して配設される撮像素子21とは、少なくとも
一方が移動可能とされている。コード板20には、第6
図に示すように、グレイ符号を示す数値パターン領域2
2とストライブ状のパターン領域23とが設けられてい
る。グレイ符号は、2進数を表現する符号の一つであっ
て、交番2進符号又は反射2進符号とも称され、隣接し
た二つの数の間では、必ず1ビツトのみが変化するとい
う特徴を有している。ストライブ状のパターン領域23
には、幅Wのストライブ状のパターンPが互いに平行で
等間隔に複数本形成されている。これらのストライブ状
パターンPの配列方向Zは、パターンPの延長方向と直
交しており、その配列ピッチをPzとしている。数値パ
ターン領域22のグレイ符号は、パターンPの夫々と対
応して付されており、このグレイ符号を読み取ることに
より、2方向の絶対位置を知ることができる。
FIG. 5 shows a schematic configuration of the above-mentioned absolute position detection device, which includes a code plate 20 as a scale plate, and a code plate 20 as a scale plate.
At least one of the image sensors 21 disposed opposite to the image sensor 0 is movable. The code plate 20 has a sixth
As shown in the figure, numerical pattern area 2 showing gray code
2 and a striped pattern area 23 are provided. Gray code is one of the codes that express binary numbers, and is also called alternating binary code or reflective binary code, and has the characteristic that only one bit always changes between two adjacent numbers. are doing. Striped pattern area 23
, a plurality of stripe-like patterns P each having a width W are formed parallel to each other and spaced at equal intervals. The arrangement direction Z of these striped patterns P is perpendicular to the extending direction of the pattern P, and the arrangement pitch thereof is defined as Pz. Gray codes in the numerical pattern area 22 are attached corresponding to each pattern P, and by reading these gray codes, the absolute position in two directions can be known.

上述のコード板20と対向して配設される撮像素子21
は、CCDを用いた2次元撮像素子である。コード板2
0と撮像素子21の相対移動方向は、配列方向Zと平行
とされている。撮像素子21自体の軸方向は、配列方向
Zに対して僅かの傾斜角θを持つように設けられる。第
6図においては、撮像素子21の水平及び垂直の各座標
軸H1■の内の垂直軸Vと配列方向Zのなす角度をθと
している。
An image sensor 21 disposed facing the code plate 20 described above
is a two-dimensional imaging device using a CCD. code board 2
The direction of relative movement between 0 and the image sensor 21 is parallel to the arrangement direction Z. The axial direction of the image sensor 21 itself is provided so as to have a slight inclination angle θ with respect to the arrangement direction Z. In FIG. 6, the angle between the vertical axis V of the horizontal and vertical coordinate axes H1 of the image sensor 21 and the arrangement direction Z is defined as θ.

撮像素子21は、コード板20の各パターン領域22.
23の夫々の一部を同時に撮像し、撮像信号を第5図の
検出回路24に送り、検出回路24では、数値パターン
領域22の数値パターンからグレイ符号の値が読み取ら
れ、パターン領域23のストライブ状パターンPから後
述するように、所定点の座標が読み取られる。これらの
読み取りデータは、座標変換回路25に供給される。座
標変換回路25は、グレイ符号の値及びストライブ状パ
ターンPの所定点の座標に基づいてZ軸方向の絶対位置
情報を算出する。即ち、グレイ符号により、パターンP
の配列ピッチPzを単位とする比較的粗い精度の位置情
報が得られ、パターンPの所定点の座標に基づ(座標変
換により、更に、高い精度の位置情報が得られる。
The image sensor 21 is arranged in each pattern area 22 .
23 are simultaneously imaged, and the image signals are sent to the detection circuit 24 shown in FIG. As will be described later, the coordinates of a predetermined point are read from the live pattern P. These read data are supplied to the coordinate conversion circuit 25. The coordinate conversion circuit 25 calculates absolute position information in the Z-axis direction based on the value of the gray code and the coordinates of a predetermined point of the striped pattern P. That is, according to the Gray code, the pattern P
Positional information with relatively coarse accuracy is obtained in units of arrangement pitch Pz, and positional information with even higher accuracy can be obtained based on the coordinates of a predetermined point of pattern P (by coordinate transformation).

なお、第5図においては、コード板20の背後からLE
D等の光源26からの光を照射しており、いわゆる透過
形のコード板20を用いる例を示しているが、撮像素子
21と同じ側に光源を配置する反射形のコード板を用い
ても良い。
In addition, in FIG. 5, the LE is connected from behind the code board 20.
Light from a light source 26 such as D is irradiated, and an example is shown in which a so-called transmissive type code plate 20 is used. good.

第7図は、撮像素子21により撮像された像の一部を拡
大して示す、ストライブ状のパターン領域23のパター
ンPは、撮像素子21の各画素(セル)S毎に2値化さ
れた映像パターンとなっている。この場合、撮像素子2
1のv軸方向とストライブ状パターンPの配列方向Zと
が角度θを有しているために、パターンPの縁Eは、第
7図に示すように、階段状を呈する。この階段状境界線
Eは、パターンPの上縁Eaと下縁Ebとで生じる。上
縁Eaの段差部の画素Sal、Sa2等は、H方向に走
査する時に白から黒に変化する画素として検出でき、ま
た、下縁Ebの段差部の画素Sbl、Sb2等は、H方
向に走査する時に黒から白に変化する画素として検出で
きる。
FIG. 7 shows an enlarged view of a part of the image captured by the image sensor 21. The pattern P of the striped pattern area 23 is binarized for each pixel (cell) S of the image sensor 21. It has a video pattern. In this case, the image sensor 2
Since the v-axis direction of the pattern P and the arrangement direction Z of the striped pattern P have an angle θ, the edge E of the pattern P has a stepped shape as shown in FIG. This stepped boundary line E occurs at the upper edge Ea and lower edge Eb of the pattern P. Pixels Sal, Sa2, etc. on the stepped portion of the upper edge Ea can be detected as pixels that change from white to black when scanning in the H direction, and pixels Sbl, Sb2, etc. on the stepped portion of the lower edge Eb can be detected as pixels that change from white to black when scanning in the H direction. It can be detected as a pixel that changes from black to white during scanning.

ここで、撮像素子21のH軸及びV軸の方向についての
座標を画素Sの個数を単位として表すと、上縁Eaの所
定の段差部の画素Salの座標が(Hal、Val)と
なり、この画素Satと対応する下縁Ebの段差部の画
素Sblの座標が(Hbl、Vbl)となる、これらの
画素Sal及びSblを結ぶ線分の中心位置の座標(H
l。
Here, if the coordinates in the H-axis and V-axis directions of the image sensor 21 are expressed in units of the number of pixels S, the coordinates of the pixel Sal at a predetermined stepped portion of the upper edge Ea are (Hal, Val), and The coordinates of the pixel Sbl on the stepped portion of the lower edge Eb corresponding to the pixel Sat are (Hbl, Vbl), and the coordinates of the center position of the line segment connecting these pixels Sal and Sbl are (H
l.

Vl)は、 Hl−(Hal+Hbl)/2 V l −(Va 1 +Vb 1) /2となる。Vl) is Hl-(Hal+Hbl)/2 V l - (Va 1 + Vb 1) /2.

この座標(Hl、Vl)の点は、第8図に示すように、
ストライブ状パターンPの中心線C上にあり、このパタ
ーン中心線Cの2方向の絶対位置Zcは、グレイ符号か
ら読み取ることができる。
The point of this coordinate (Hl, Vl) is, as shown in Fig. 8,
It is located on the center line C of the striped pattern P, and the absolute position Zc of this pattern center line C in two directions can be read from the gray code.

また、各座標値は、画素Sの個数を単位として表されて
いるから、画素SのH軸及びv軸方向の各ピッチを夫々
PM及びPvとすると、撮像素子21の位置読み取り基
準点となる原点(0,0)に対する座標(Hl、Vl)
の実際の距離は、H軸方向がHI PHとなり、V軸方
向がVIPvとなる。従って、原点(0,O)のZ軸方
向の絶対位置Z0は、パターンPの絶対位置Zc、各座
標値H1,Vl、画素Sの各ピッチP、、Pv及び傾斜
角度θにより、 Zo = Z c −(HIPM sin θ+VIP
vcos θ)として求めることができる。これによっ
て、原理的には、最小単位P、sinθの精度で絶対位
置を読み取ることができる。
Furthermore, since each coordinate value is expressed using the number of pixels S as a unit, if each pitch of the pixel S in the H-axis and v-axis directions is PM and Pv, respectively, it becomes a reference point for reading the position of the image sensor 21. Coordinates (Hl, Vl) relative to the origin (0,0)
The actual distance is HI PH in the H-axis direction and VIPv in the V-axis direction. Therefore, the absolute position Z0 of the origin (0, O) in the Z-axis direction is determined by the absolute position Zc of the pattern P, each coordinate value H1, Vl, each pitch P, , Pv, and inclination angle θ of the pixel S, as follows: Zo = Z c −(HIPM sin θ+VIP
vcos θ). As a result, in principle, the absolute position can be read with an accuracy of the minimum unit P, sin θ.

なお、各画素Sの座標は、全て整数値が表されるが、中
心位置の座標(Hl、Vl)等は、0゜5の整数倍の値
となる。
Note that the coordinates of each pixel S are all expressed as integer values, but the coordinates of the center position (Hl, Vl), etc. are values that are integral multiples of 0°5.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上述の絶対位置検出装置は、撮像素子21が全画素を読
み出すために、1フレームの読み出し時間が長くなり、
現在位置情報の出力遅れ時間が長くなる問題があった。
In the above-mentioned absolute position detection device, since the image sensor 21 reads out all pixels, the readout time for one frame becomes long.
There was a problem that the output delay time of the current position information became long.

出力遅れ時間が長いと、利用範囲が制限されることにな
る。出力遅れ時間は、次式で表される。
If the output delay time is long, the range of use will be limited. The output delay time is expressed by the following formula.

(出力遅れ時間>−′A<露光時間)+(画素信号転送
処理通信時間) 撮像素子21がインターライン方式の場合では、各画素
の電荷の読み出し順序は、次のようになされる。
(Output delay time>-'A<exposure time)+(pixel signal transfer processing communication time) When the image sensor 21 is of an interline type, the order in which the charges of each pixel are read out is performed as follows.

■光センサダイオードの電荷を垂直シフトレジスタに転
送する。
■Transfer the charge of the photosensor diode to the vertical shift register.

■垂直シフトレジスタのシフト動作を実行する。■Execute the shift operation of the vertical shift register.

同時に、先頭の水平ライン電荷を水平シフトレジスタに
転送する。
At the same time, the first horizontal line charge is transferred to the horizontal shift register.

■水平シフトレジスタのシフト動作を実行する。■Execute the shift operation of the horizontal shift register.

同時に、先頭の電荷を読み出す。At the same time, the leading charge is read out.

以上の動作を第9図に示す順序で実行する。第9図にお
いて、Nhが水平画素数を示し、Nvが垂直画素数を示
す、■の動作に要するシフト時間をT1とし、■の動作
に要するシフト時間をT2とし、■の動作に要するシフ
ト時間をT3とすると、T1は、T2及びT3に比して
充分に短くて無視でき、CCD撮像素子21の全画素の
電荷を読み出すのに必要な時間Tは、 T”、(T2+T3XNh)  ・Nvとなる。
The above operations are executed in the order shown in FIG. In FIG. 9, Nh indicates the number of horizontal pixels, Nv indicates the number of vertical pixels, the shift time required for the operation of ■ is T1, the shift time required for the operation of ■ is T2, and the shift time required for the operation of ■ Assuming that T3 is T1, T1 is sufficiently short compared to T2 and T3 and can be ignored, and the time T required to read out the charges of all pixels of the CCD image sensor 21 is T'', (T2+T3XNh) ・Nv. Become.

一例として、水平シフト動作周波数が10MHz(T3
−0.1μ5ec)で、垂直シフト動作周波数がI M
Hz (T 2−1 μ5ec)で、(300X300
)の9万画素を読み出した場合、1フレームの読み出し
時間Tは、下式のように、約9 、 3 m5ecとな
る。
As an example, if the horizontal shift operating frequency is 10MHz (T3
-0.1μ5ec), and the vertical shift operating frequency is IM
Hz (T 2-1 μ5ec), (300X300
), the readout time T for one frame is approximately 9.3 m5ec as shown in the equation below.

(1μsec +0.1  μsec x300)x3
00 =9.3 m5ecところで、撮像素子21の映
像に着目すると、絶対位置情報を出力するのに必要な情
報を与える部分は、ストライブ状パターンPの縁等ごく
一部である。即ち、ストライブ状パターンPの縁で、白
から黒又は黒から白に変化する点の座標値と、その変化
点がある水平ラインで数値パターンの各トラック中心付
近の画素データの値(0又は1)を集成したグレイ符号
値が必要とされる。
(1 μsec +0.1 μsec x300) x3
00 = 9.3 m5ec By the way, when focusing on the image of the image sensor 21, the portions that provide the information necessary to output absolute position information are only a small portion such as the edges of the striped pattern P. That is, the coordinate values of points that change from white to black or from black to white at the edges of the striped pattern P, and the pixel data values (0 or 0) near the center of each track of the numerical pattern on the horizontal line where the change point is located. 1) is required.

従って、この発明の目的は、全画素を読み出すのではな
く、必要な画素だけ読み出すことにより、1フレームの
読み出し時間が短くされ、応答性が改善された絶対位置
検出装置を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide an absolute position detection device that does not read out all pixels but only reads out necessary pixels, thereby shortening the readout time for one frame and improving responsiveness.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明では、2次元撮像素子の転送用レジスタの出口
と出力端子の間に、アドレス発生回路の出力により選択
的にオンとされるスイッチング素子が設けられると共に
、転送用レジスタの出口の信号電荷が次のクロックで掃
きだすようになされ、出力端子からの信号に基づいて必
要な読み出しアドレスがアドレス発生回路により、探索
される。
In this invention, a switching element that is selectively turned on by the output of the address generation circuit is provided between the output terminal and the output terminal of the transfer register of the two-dimensional image sensor, and the signal charge at the output of the transfer register is The address generation circuit searches for a necessary read address based on the signal from the output terminal.

〔作用〕[Effect]

アドレス発生回路は、撮像素子で撮像された映像の各画
素の2値化された出力信号からストライブ状パターンの
端部の信号を順次比較することにより、ストライブ状パ
ターンの縁を検出し、縁の中の段差部を求める探索を行
う、縁取外の撮像信号は、不要のために、掃きだされる
。探索動作により検出された段差部のアドレスが求めら
れる。
The address generation circuit detects the edge of the striped pattern by sequentially comparing the signal at the edge of the striped pattern from the binary output signal of each pixel of the image captured by the image sensor, Imaging signals outside the edge, which are used to search for the stepped portion within the edge, are unnecessary and are therefore swept away. The address of the stepped portion detected by the search operation is determined.

従って、ストライブ状パターンの縁取外の撮像信号は、
端部のアドレスのみ読み出され、また、縁の部分でも、
探索点以外の画素の読み出しがされないので、撮像素子
の読み出し時間が大幅に短くなり、絶対位置情報が出力
される迄の遅れ時間を短くできる。
Therefore, the imaging signal outside the edge of the striped pattern is
Only the addresses at the edges are read, and even at the edges,
Since pixels other than the search point are not read out, the readout time of the image sensor is significantly shortened, and the delay time until absolute position information is output can be shortened.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例について、図面を参照して説
明する。この実施例は、前述した先に提案されている絶
対位置検出装置に対して、この発明を適用したものであ
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. This embodiment is an application of the present invention to the previously proposed absolute position detection device mentioned above.

この絶対位置検出装置では、第2図にその一部を示す映
像が得られる。第2図において、×がストライブ状パタ
ーン領域23のパターンPの縁に生じた段差部を表し、
・が数値パターン領域22の読み取り点を表す、Gl、
G2.G3・・・は、各トラックの中心付近の画素デー
タの値(0又はl)を集成したグレイ符号値を示す。
With this absolute position detection device, an image, a part of which is shown in FIG. 2, can be obtained. In FIG. 2, x represents a stepped portion generated at the edge of the pattern P in the striped pattern area 23,
・represents the reading point of the numerical pattern area 22, Gl,
G2. G3... indicates a gray code value that is a collection of pixel data values (0 or l) near the center of each track.

この第2図に示す映像で、最も少ない画素読み出し回数
により、段差部の変化点座標値(Hx。
In the image shown in FIG. 2, the change point coordinate value (Hx) of the stepped portion is determined by the least number of pixel readouts.

Vy)とグレイ符号値とを求める方法について、以下に
説明する。
A method for determining the gray code value and the gray code value will be described below.

まず、各画素を区別するために、水平方向H及び垂直方
向Vの夫々にアドレスh、vを割り当てる。
First, addresses h and v are assigned in the horizontal direction H and vertical direction V, respectively, in order to distinguish each pixel.

h−0,1,2,・・・+hll yxQ、L、2.  ・・・、■。h-0,1,2,...+hll yxQ, L, 2. ..., ■.

水平方向の読み取り画素に対するアドレス記号を h2 ニスドライブ右端部分のhアドレスhs+si変
化点座標値の探索時のhアドレスn−0の時、h In
。:探索開始hアドレスn−1の時、h*+I:探索開
始後の第1番目のhアドレス n−nの時、)L@、@:探索開始後の第n番目(探索
終了)hアドレス h@+L:数値パターン部22の各トラックの中央付近
の画素アドレス(t−1,2,・・・、t(トラック本
数)) 第1図に示すように、1フレームの最初の読み出しは、
(h、、o)から始める。読み出したデータ値(0又は
1)を(h、、0)で表す。
The address symbol for the read pixel in the horizontal direction is h2, h address hs + si at the right end of the varnish drive, when h address n-0 when searching for the change point coordinate value, h In
. : When search start h address n-1, h*+I: When first h address n-n after search start, )L@, @: nth (search end) h address after search start h@+L: Pixel address near the center of each track in the numerical pattern section 22 (t-1, 2, ..., t (number of tracks)) As shown in FIG. 1, the first readout of one frame is as follows:
Start from (h,,o). The read data value (0 or 1) is represented by (h,,0).

(A)次に、■を一つ増やしく垂直シフト動作)(h、
、、)を読み出す、フリップフロップ1及び2から夫々
得られる出力をエクスクル−シブORゲート3に供給す
る。エクスクル−シブORゲート3では、(h、、v)
■(h、、v−1)の演算がなされる。このエクスクル
−シブORゲート3の出力が偽の時は、ストライブ状パ
ターンPの縁ではないので、(A)に戻り、出力が真の
時は、パターンPの縁であるので、(hl、。、V)を
読み、探索動作を開始する。
(A) Next, vertical shift operation to increase ■ by one) (h,
, , ), the outputs obtained from flip-flops 1 and 2, respectively, are supplied to an exclusive OR gate 3. In exclusive OR gate 3, (h,,v)
(2) The calculation (h,,v-1) is performed. When the output of this exclusive OR gate 3 is false, it is not the edge of the striped pattern P, so we return to (A), and when the output is true, it is the edge of the pattern P, so (hl, ., V) and starts the search operation.

(B)次の探索点は、次の式で求める。(B) The next search point is found using the following equation.

hl+l =hs、e + (2((hs、o、v)■
(hr、v)・)−1] ・2″伺 hs、、1xL、、−、+ (2((h@−R−1nv
)■(h、、V))−1) ・2″1 ここで、()は、エクスクル−シブORゲート4の論理
出力が偽(段差部でない)の時に0とし、論理出力が真
(段差部である)の時に1とする。最終探索点(hs、
m、v)を読み出し、変化点座標値(Hx、Vy)を求
める。
hl+l =hs, e + (2((hs, o, v)■
(hr, v)・)-1] ・2″Kihs,, 1xL,, −, + (2((h@-R-1nv
)■(h,,V))-1) ・2″1 Here, () is 0 when the logic output of the exclusive OR gate 4 is false (not at a step), and the logic output is true (not at a step). Set to 1 when the final search point (hs,
m, v) and find the change point coordinate values (Hx, Vy).

Hx−(hs、* + (2((hs、a、v)■(h
−、v))   1)  ・2−’)  ・P)lHv
xv −P。
Hx-(hs, * + (2((hs, a, v)■(h
-, v)) 1) ・2-') ・P) lHv
xv-P.

PH:水平方向の画素ピッチ Pv :垂直方向の画素ピッチ 〔〕内は、+1又は−1の何れかであるから、Hx−(
h、、、±2−’)−Po となり、Hxは、画素の中
間位置(切り替わり点)を表す。
PH: Horizontal pixel pitch Pv: Vertical pixel pitch [ ] is either +1 or -1, so Hx-(
h, , ±2-')-Po, where Hx represents the intermediate position (switching point) of the pixel.

次に、第2図に示す映像のように、ストライブ状パター
ンPの同一の縁に2個の座標変化点がある場合は、左側
のVは、右側のVより(→−1)となり、 hs、0  ・pH・sin  θ+v−Pv−cos
  θ=h、、、  ” −PH−5in  θ+(v
+1)  ・Pv  −cos  θが成り立つ、ここ
で、hl、。′は、左側の座標変化点の探索開始アドレ
スで(h、、。′、■+1)となる。hs、。と)I 
IT。′との関係は、次式%式% hs、。′から探索動作を開始し、CB)へ戻る。
Next, as in the image shown in Fig. 2, if there are two coordinate change points on the same edge of the striped pattern P, the V on the left side is (→-1) more than the V on the right side. hs, 0 ・pH・sin θ+v−Pv−cos
θ=h,,,” −PH−5in θ+(v
+1) ・Pv −cos θ holds, where hl. ' is the search start address of the coordinate change point on the left side, which is (h, .', ■+1). hs,. )I
IT. The relationship with ' is expressed by the following formula % hs. The search operation starts from ' and returns to CB).

探索動作が完了したら、数値パターン領域の各トラック
の中心付近の画素(he、t、v+i)を次々に読み取
り、グレイ符号値Gが求まる。
When the search operation is completed, pixels (he, t, v+i) near the center of each track in the numerical pattern area are read one after another to determine the gray code value G.

上述のようにして、変化点の座標値とグレイ符号値とが
求まったら、(A)に戻り、同様の動作を繰り返し、(
v−ve)で、1フレ一ム分の読み取り動作を完了する
Once the coordinate value and Gray code value of the change point are determined as described above, return to (A), repeat the same operation, and obtain (
v-ve), the reading operation for one frame is completed.

なお、一つの座標変化点(Hx、Vv)は、1+2 (
2”−1+2”−”+・・・+2°)=2 ” ’ −
1 であり、HxがHxの上限値または下限値であった時は
、(Hx、Vy)点が探索できなかったとするため、H
xの範囲は、探索範囲画素間内である。
Note that one coordinate change point (Hx, Vv) is 1+2 (
2”-1+2”-”+...+2°)=2 ” ' −
1, and when Hx is the upper limit or lower limit of Hx, it is assumed that the (Hx, Vy) point could not be searched, so H
The range of x is within the search range pixels.

以上のように、ストライブ状パターンPの縁の検出のた
めに、アドレスh、の画素を読み出し、検出された縁の
部分のn個の探索点の画素を読み出し、アドレスh19
.の画素を読み出してグレイ符号値を求める。従って、
画素読み取り回数を最も少なくする方法で、変化点座標
値(Hx、Vy)とグレイ符号値Gとを求めることがで
きる。
As described above, in order to detect the edge of the striped pattern P, the pixel at address h is read out, the pixels at n search points in the detected edge portion are read out, and the pixels at address h19 are read out.
.. The gray code value is determined by reading out the pixels. Therefore,
The change point coordinate values (Hx, Vy) and the gray code value G can be determined by a method that minimizes the number of times of pixel reading.

第2図に示す例で、読み取り画素の位置と読み取り個数
とを第3図に示す、この場合の1フレームの読み出し時
間を求める。CCD撮像素子の垂直シフト動作周波数が
1MHz(1tL3)、画素電荷読み出し時間が0.3
μs、n−6(探索範囲127個)、トラック数10本
、ストライブエツジライン数が30本、画素数が(30
0X300)とした場合、 垂直シフト動作時間+h1点の読み出し時間+h、及び
り1点読み出し時間= 3ooXi#+ (300−30)xo、3as+ (
7+7+10)X30X0.3μ5−597μsとなり
、撮像素子からの信号の読み出し時間を大幅に短縮でき
る。
In the example shown in FIG. 2, the position of the read pixels and the number of read pixels are shown in FIG. 3, and the read time for one frame in this case is determined. The vertical shift operation frequency of the CCD image sensor is 1MHz (1tL3), and the pixel charge readout time is 0.3
μs, n-6 (search range 127), number of tracks 10, number of striped edge lines 30, number of pixels (30
0x300), vertical shift operation time + h1 point read time + h, and 1 point read time = 3ooXi#+ (300-30)xo, 3as+ (
7+7+10)×30×0.3μ5-597μs, which can significantly shorten the time for reading signals from the image sensor.

さて、h、、h、、h、の読み出しは、水平方向にラン
ダムに読み出す機能で実現できる。第4図は、水平方向
ランダムアクセスが可能なCCD撮像素子の構成を示す
Now, the reading of h,,h,,h,can be realized by a function of randomly reading in the horizontal direction. FIG. 4 shows the configuration of a CCD image sensor capable of horizontal random access.

第4図において斜線を付したフォトダイオード5からの
信号電荷が垂直シフトレジスタに転送され、垂直シフト
レジスタを通じて先頭のレジスタ6に対して信号電荷が
転送される。垂直シフトレジスタの先頭のレジスタ6に
は、FETのスイッチング素子7が接続されると共に、
先頭のレジスタ6に信号電荷が到達した次のクロックに
より、信号電荷が接地ライン8に掃きだされる構成とさ
れている。
The signal charge from the photodiode 5 shown with diagonal lines in FIG. 4 is transferred to the vertical shift register, and the signal charge is transferred to the first register 6 through the vertical shift register. A FET switching element 7 is connected to the first register 6 of the vertical shift register, and
The configuration is such that the signal charges are swept out to the ground line 8 by the next clock after the signal charges reach the first register 6.

スイッチング素子7は、水平アドレスデコーダ9の出力
信号により選択的にオンとされる。スイッチング素子7
を通った信号電荷が電荷電圧変換器10を介して比較回
路11に供給される。比較回路11には、端子12から
しきい値電圧が供給され、比較回路11の出力端子13
に2値化された撮像信号が取り出される。この撮像信号
が(h。
The switching element 7 is selectively turned on by the output signal of the horizontal address decoder 9. switching element 7
The signal charge passing through the charge voltage converter 10 is supplied to a comparison circuit 11 . The comparison circuit 11 is supplied with a threshold voltage from a terminal 12, and the output terminal 13 of the comparison circuit 11 is supplied with a threshold voltage.
A binarized imaging signal is extracted. This imaging signal (h.

■〕となり、水平アドレスデコーダ9に供給される。水
平アドレスデコーダ9は、上述の動作により読み出しを
行う画素のアドレス(h、、h、、h。
(2)] and is supplied to the horizontal address decoder 9. The horizontal address decoder 9 uses the address (h, , h, , h) of the pixel to be read by the above-described operation.

)を指定する。).

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明は、絶対位置情報を求めるのに必要な画素のみ
を読み取るので、撮像素子の全画素を読み出すのと比較
して、1フレームの読み出し時間が短くなり、出力遅れ
時間を大幅に短くすることができる。また、ストライブ
ピッチが一定であるなど、規則性がある場合或いは微小
変位しかないなどの条件が成り立つ時には、探索範囲を
予測できたり、探索範囲を小さ(したり、省略できるの
で、更に、1フレームの読み出し時間を短くすることが
できる。
Since this invention reads only the pixels necessary to obtain absolute position information, the readout time for one frame is shortened compared to reading out all pixels of the image sensor, and the output delay time can be significantly shortened. I can do it. In addition, when there is regularity such as a constant stripe pitch, or when conditions such as only minute displacement hold, the search range can be predicted, the search range can be reduced (or omitted), and Frame readout time can be shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例における水平アドレスデコ
ーダの説明に用いるフローチャート、第2図は撮像素子
の映像の一部を示す拡大図、第3図は読み取り画素点と
その個数を示す路線図、第4図は水平方向ランダムアク
セスCCDの接続図、第5図はこの発明を適用できる絶
対位置検出装置の概略構成を示すブロック図、第6図は
コード板のパターンの一例を示す平面図、第7図は撮像
素子により撮像されたストライプ状パターンPを拡大し
て示す平面図、第8図は座標変換動作を説明するための
路線図である。 図面における主要な符号の説明 6:垂直シフトレジスタの先頭レジスタ、7;スイッチ
ング素子、8:接地ライン、9:水平アドレスデコーダ
、21:撮像素子、22:数値パターン領域、 23ニスドライブ状パターン領域。 代理人 弁理士 杉 浦 正 知 詔し升取り11叡虐、ヒtのイ丙杏釘 第4図 本乎訪司うンダムYクヒ入CCDストライフ・
4方シでダーンPψも公ブJ沼第7図 4立!π又エンコーダつオe天庇NM 第5図 ■■■■−−−■■■■−−−■■■■−一−■−−−
■■■−第9図 コー1’m(7tr−7Lオ及)上ay t )@ター
ン列第6図 手続補正書勧式、 昭和63年 9月 7日 昭和63年特許願第120232号 2、発明の名称 絶対位置検出装置 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所 東京部品用区北品用6丁目7番35号名称(21
8)ソニー株式会社 代表取締役  大 賀 典 雄 4、代理人 〒170 住所 東京都豊島区東池袋1丁目48番1o号7、補正
の内容 明細書中、第19頁20行、「ための路線図である。」
を下記の通り訂正する。 「ための路線図、第9図は撮像素子の読み出し動作の説
明のための路線図である。」
FIG. 1 is a flowchart used to explain a horizontal address decoder in an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view showing a part of an image of an image sensor, and FIG. 3 is a route map showing read pixel points and their number. , FIG. 4 is a connection diagram of a horizontal random access CCD, FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of an absolute position detection device to which the present invention can be applied, and FIG. 6 is a plan view showing an example of a code plate pattern. FIG. 7 is a plan view showing an enlarged view of the striped pattern P imaged by the image sensor, and FIG. 8 is a route map for explaining the coordinate conversion operation. Explanation of main symbols in the drawings 6: Start register of vertical shift register, 7: Switching element, 8: Ground line, 9: Horizontal address decoder, 21: Image sensor, 22: Numerical pattern area, 23 Varnish drive-like pattern area. Agent: Tadashi Sugiura, Patent attorney
Daan Pψ is also public J swamp 7th figure 4 standing in 4 directions! π Encoder Tsuo e Tenshi NM Fig. 5 ■■■■−−−■■■■−−−■■■■−1−■−−−
■■■ - Figure 9 Cor 1'm (7tr-7L O and above) ayt) @ Turn row Figure 6 Procedural amendment recommendation form, September 7, 1988 Patent Application No. 120232 2 , Name of the invention Absolute position detection device 3, Relationship with the case of the person making the amendment Patent applicant address 6-7-35, Kitashina, Tokyo Parts Store Name (21
8) Sony Corporation Representative Director Noriyoshi Ohga 4, Agent 170 Address 1-48-10-7 Higashiikebukuro, Toshima-ku, Tokyo In the statement of contents of the amendment, page 19, line 20, ``On the route map for be."
is corrected as below. ``Route map for ``, Figure 9 is a route map for explaining the readout operation of the image sensor.''

Claims (1)

【特許請求の範囲】 2次元撮像素子の転送用レジスタの出口と出力端子の間
に、アドレス発生回路の出力により選択的にオンとされ
るスイッチング素子を設けると共に、上記転送用レジス
タの出口の信号電荷を次のクロックで掃きだすようにな
し、 上記出力端子からの信号に基づいて必要な読み出しアド
レスを上記アドレス発生回路により、探索するようにし
たことを特徴とする絶対位置検出装置。
[Scope of Claims] A switching element that is selectively turned on by the output of the address generation circuit is provided between the output terminal and the output terminal of the transfer register of the two-dimensional image sensor, and a switching element that is selectively turned on by the output of the address generation circuit is provided, and a switching element that is selectively turned on by the output of the address generation circuit is provided, and An absolute position detection device characterized in that the charge is swept out at the next clock, and the address generation circuit searches for a necessary read address based on the signal from the output terminal.
JP12023288A 1988-05-17 1988-05-17 Absolute position detector Pending JPH01291114A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12023288A JPH01291114A (en) 1988-05-17 1988-05-17 Absolute position detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12023288A JPH01291114A (en) 1988-05-17 1988-05-17 Absolute position detector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01291114A true JPH01291114A (en) 1989-11-22

Family

ID=14781126

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12023288A Pending JPH01291114A (en) 1988-05-17 1988-05-17 Absolute position detector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01291114A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4559603A (en) Apparatus for inspecting a circuit pattern drawn on a photomask used in manufacturing large scale integrated circuits
US5649022A (en) Pattern checking method and checking apparatus
US7139424B2 (en) Stereoscopic image characteristics examination system
US5319442A (en) Optical inspection probe
CA1178726A (en) Adjacent bilinear photosite imager
JP2657505B2 (en) Mark position detecting device and mark arrangement method
JP3662059B2 (en) Method for edge location determination
JPH10288516A (en) Difference-in-level measuring device of plane
US5917960A (en) Image correlator, an image processing apparatus using the same, and a signal adder used in the image correlator
US4713784A (en) Alignment apparatus
JPH01291114A (en) Absolute position detector
JPS62151914A (en) Coordinate detection method
JP2581155B2 (en) Absolute position detector
JP2516844B2 (en) Parts detection method and device
JPS63168708A (en) Positioning device for rotation
JPH10290333A (en) Image reader
JP2910600B2 (en) Image input device
US6177996B1 (en) Sensor unit and distance measurement apparatus
JP2522706B2 (en) Line sensor connection deviation detection method
JPH0468766B2 (en)
JPH0342960A (en) Method for detecting connection deviation of line sensors
JP2871036B2 (en) Image processing device
JP2003110803A (en) Solid-state imaging apparatus and solid-state imaging system
JPH10178518A (en) Image split reader and read method
JPH07142300A (en) Position detection equipment