JPH01295114A - Absolute position detector - Google Patents

Absolute position detector

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JPH01295114A
JPH01295114A JP12538588A JP12538588A JPH01295114A JP H01295114 A JPH01295114 A JP H01295114A JP 12538588 A JP12538588 A JP 12538588A JP 12538588 A JP12538588 A JP 12538588A JP H01295114 A JPH01295114 A JP H01295114A
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Abstract

PURPOSE:To shorten the read time of one frame and to improve the response by connecting and reading only lines which include picture elements required to find absolute position information. CONSTITUTION:Signal charges from a photodiode 1 are transferred to vertical shift registers 2D...2U...2E. Head charges of the registers 2D and 2U are supplied to comparing circuits 10D and 10U through charge voltage converting circuits 9D and 9U and their output signals are supplied to an exclusive OR gate 11. The output signal of the gate 11 is supplied to an OR gate 14 through an AND gate 12. When the output signal of the OR gate 14 is 1, a decision circuit 16 transfers signal charges of lines including the head charges of the registers 2D and 2U are transferred to a horizontal shift register 3. Further, when the output signal of the OR gate 14 is 0, signal charges of lines including the head charges of the registers 2D and 2U are swept out through a ground line 4 and discarded.

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〕[Summary of the invention]

この発明では、数値パターン領域とストライプ状パター
ン領域の両者か形成されたコード板を2次元撮像素子に
より撮像し、コード板と撮像素子との配置関係に傾きを
持たすことにより、撮像された映像のストライプパター
ンの縁に段差部を生じさせ、数値パターン領域の撮像出
力から粗い精度の位置を検出し、ストライプパターンの
段差部から精精度の位置を検出するようにした絶対位置
検出装置において、撮像素子から絶対位置の検出に必要
な段差部が含まれるラインのみを読み出すことにより、
1フレームの読み出し時間を短くし、絶対位置の検出の
遅れ時間が短縮化される。
In this invention, a code plate on which both a numerical pattern area and a striped pattern area are formed is imaged by a two-dimensional image sensor, and by tilting the arrangement relationship between the code plate and the image sensor, the captured image is In an absolute position detection device that generates a stepped portion at the edge of a striped pattern, detects a position with coarse accuracy from the imaging output of a numerical pattern area, and detects a position with precise accuracy from the stepped portion of the striped pattern, an image sensor By reading out only the lines that include the step part necessary for absolute position detection,
The reading time for one frame is shortened, and the delay time in detecting the absolute position is shortened.

〔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(用
いられている。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
プ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、ストライプ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 for detecting the angle of industrial robots and the feed 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 striped pattern is also formed, and this code plate is read by a two-dimensional image pickup device composed of a CCD, We have 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4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5
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とストライプ状のパターン領域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。ストライプ状のパターン領域23
には、幅Wのストライプ状のパターンPが互いに平行で
等間隔に複数本形成されている。これらのストライプ状
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、Z方向の絶対位置を知ることができる。
FIG. 4 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 fifth
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 striped 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 orthogonal to the extending direction of the pattern P, and the arrangement pitch is 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 the Z direction 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
5図においては、撮像素子21の水平及び垂直の各座標
軸11、■の内の垂直軸■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. 5, the angle between the horizontal and vertical coordinate axes 11 of the image sensor 21 and the vertical axis (■) in the arrangement direction Z is θ.
It is said that

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4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のストライプ状パターン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プ状パ
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く座標変
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 at the same time, and sends the imaging signal to the detection circuit 24 shown in FIG. The coordinates of a predetermined point are read from the shaped pattern P, as will be described later. 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 using the array pitch Pz as a unit, and by coordinate transformation based on the coordinates of a predetermined point of the pattern P, positional information with even higher accuracy can be obtained.

なお、第4図においては、コード板20の背後からLE
D等の光源21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. 4, the LE is connected from behind the code board 20.
Light from a light source 21 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。ストライプ状のパターン領域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軸方向とストライプ状パターン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
6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Sb1、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 a part of the image captured by the image sensor 21 in an enlarged manner. The pattern P of the striped pattern area 23 is a video pattern that is binarized for each pixel (cell) S of the image sensor 21. In this case, the image sensor 2
Since the V-axis direction of No. 1 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 Sb1, 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(Ha 1.Va 1
)となり、この画素Sal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
(Hl。
Here, when 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 (Ha 1.Va 1
), and the coordinates of the pixel Sbl of the stepped portion of the lower edge Eb corresponding to this pixel Sal are (Hbl, Vbl). The coordinates (Hl) of the center position of the line segment connecting these pixels Sal and Sbl.

Vl)は、 H1= (Ha l+Hbl)/2 V1−(Val+Vbl)/2 となる。Vl) is H1=(Ha l+Hbl)/2 V1-(Val+Vbl)/2 becomes.

この座標(Hl、Vl)の点は、第7図に示すように、
ストライプ状パターンPの中心線C上にあり、このパタ
ーン中心線CのZ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. 7,
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 the Z direction 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
Po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,O)に対する座標(Hl、Vl)
の実際の距離は、H軸方向がHIP、となり、■軸方向
が■IPvとなる。従って、原点(0,O)のZ軸方向
の絶対位置Z。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 −(HIPHsinθ+VIPvc
osθ)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PH5in θ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 Po 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, O)
The actual distance in the H-axis direction is HIP, and in the ■-axis direction is ■IPv. Therefore, the absolute position Z of the origin (0, O) in the Z-axis direction. is the absolute position Zc of the pattern P, each coordinate value H1, Vl, each pitch P, , Pv of the pixel S, and the inclination angle θ, Zo = Z c − (HIPH sin θ + VIPvc
osθ). As a result, in principle, the absolute position can be read with an accuracy of the minimum unit PH5 in 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)−%(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) - % (Exposure time) + (Pixel signal transfer processing communication time) When the image sensor 21 is of an interline type, the order of reading out the charges of each pixel is 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8図に示す順序で実行する。第8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. 8, Nh indicates the number of horizontal pixels, and Nv indicates the number of vertical pixels. Let T1 be the shift time required for the operation (2), T2 be the shift time required for the operation (2), and T3 be the shift time required for the operation (2), then T1 is sufficiently short compared to T2 and T3 and can be ignored. , the time T required to read out the charges of all pixels of the CCD image sensor 21 is T'; (T2+T3xNh)·Nv.

一例として、水平シフト動作周波数が10MHz(T 
3 =0.1 μsec)で、垂直シフト動作周波数が
I MHz (T 2 = 1 #5ec)で、(30
0x300)の9万画素を読み出した場合、■フレーム
の読み出し時間Tは、下式のように、約9 、 3 m
5ecとなる。
As an example, if the horizontal shift operating frequency is 10MHz (T
3 = 0.1 μsec), the vertical shift operating frequency is I MHz (T 2 = 1 #5ec), and (30
When reading out 90,000 pixels of 0x300), the readout time T of the frame is approximately 9.3 m, as shown in the formula below.
It will be 5ec.

(1μsec +0.1 μsec x300)X30
0 =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、ストライプ状パターンPの縁等ごく一
部である。即ち、ストライプ状パターン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。
(1μsec +0.1μsec x300)X30
0 = 9.3 m5ec By the way, when paying attention to 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 1) near the center of each track of the numerical pattern on the horizontal line where the change point is located. ) 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21の水平シフトレジス
タ3に接続された転送用レジスタ2D。
In this invention, the transfer register 2D is connected to the horizontal shift register 3 of the two-dimensional image sensor 21.

2Uの出口に、信号電荷の要、不要を判別する判別回路
16が設けられ、 判別回路16の出力により、信号電荷が要の時に、水平
シフトレジスタ3が受け入れ状態であることを確認した
後に垂直シフト動作が実行され、先頭電荷が水平シフト
レジスタ3に転送されると共に、水平ラインのアドレス
が保持され、判別回路16の出力により、信号電荷が不
要の時に、垂直シフト動作が実行され、先頭電荷が掃き
だすようになされる。
A discrimination circuit 16 is provided at the exit of 2U to determine whether the signal charge is required or not.The output of the discrimination circuit 16 indicates that when the signal charge is required, after confirming that the horizontal shift register 3 is in the accepting state, the vertical shift register 3 is A shift operation is executed, the first charge is transferred to the horizontal shift register 3, the address of the horizontal line is held, and the vertical shift operation is executed when the signal charge is not needed according to the output of the discrimination circuit 16, and the first charge is transferred to the horizontal shift register 3. is swept away.

〔作用〕[Effect]

2次元撮像素子21のストライプパターン領域を読み出
す場合、絶対位置を検出するのに必要な情報は、段差部
のラインに含まれている。従って、段差部が含まれるラ
インのみを読み出せば、全画素を読み出すのに比較して
、撮像素子の1フレームの読み出し時間を短縮化できる
。段差部が含まれているかどうかは、ストライプパター
ンの両端の画素の2値化された撮像信号の一致及び不一
致から判別回路16により検出できる。つまり、両者が
一致していれば、段差部が含まれておらず、読み出しが
不要なラインであり、両者が不一致であれば、読み出し
が必要なラインである。読み出しが不要なラインの電荷
は、水平シフトレジスタ3に供給されず、接地ラインを
通じて捨てられる。
When reading out the stripe pattern area of the two-dimensional image sensor 21, the information necessary to detect the absolute position is contained in the lines of the stepped portion. Therefore, if only the line including the stepped portion is read out, the time required to read out one frame of the image sensor can be shortened compared to reading out all pixels. Whether or not a stepped portion is included can be detected by the discrimination circuit 16 from the coincidence and mismatch of the binarized image signals of the pixels at both ends of the stripe pattern. That is, if the two match, the line does not include a stepped portion and does not require reading, and if the two do not match, the line requires reading. Charges on lines that do not need to be read are not supplied to the horizontal shift register 3, but are discarded through the ground line.

読み出しが必要なラインの電荷は、水平シフトレジスタ
3に供給され、水平シフト動作により出力端子に取り出
される。
The charges on the line that need to be read are supplied to the horizontal shift register 3, and taken out to the output terminal by a horizontal shift operation.

〔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、×がスドライブ状パタ
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・・・G10は、各トラックの中心付近の画
素データの値(0又は1)を集成したグレイ符号値を示
す。第2図に示す例では、10組の段差部と対応する変
化点座標値及びグレイ符号値が得られ、前述した演算に
より、10個の絶対位置情報が得られる。
With this absolute position detection device, an image, a part of which is shown in FIG. 2, can be obtained. In FIG. 2, × 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...G10 indicate gray code values that are a collection of pixel data values (0 or 1) near the center of each track. In the example shown in FIG. 2, change point coordinate values and gray code values corresponding to 10 sets of step portions are obtained, and 10 pieces of absolute position information are obtained by the above-described calculation.

つまり、絶対位置情報を得るには、座標変化点がある水
平ラインの出力信号のみが必要である。
That is, to obtain absolute position information, only the output signal of the horizontal line where the coordinate change point is located is required.

第1図は、必要情報がある水平ラインのみを読み出すた
めの構成を示す。第1図において斜線を付したフォトダ
イオード1からの信号電荷が垂直シフトレジスタ2U・
・2D・・2Eに転送される。垂直シフトレジスタ2U
及び2Dは、第2図におけるストライプ状パターン領域
23のパターンPの左右両端の画素23D及び23Uの
信号電荷を転送するためのもので、垂直シフトレジスタ
23Eは、数値パターン領域22の右端の画素と対応し
ている。
FIG. 1 shows a configuration for reading out only horizontal lines containing necessary information. In FIG. 1, the signal charge from the photodiode 1 marked with diagonal lines is transferred to the vertical shift register 2U.
・2D...Transferred to 2E. Vertical shift register 2U
and 2D are for transferring the signal charges of the pixels 23D and 23U at both the left and right ends of the pattern P of the striped pattern area 23 in FIG. Compatible.

垂直シフトレジスタ2D及び2U以外の垂直シフトレジ
スタの先頭の信号電荷が水平シフトレジスタ3に1ライ
ン毎に転送されるか、又は接地ライン4を通じて掃きだ
される。第1図においては、水平シフトレジスタ3への
転送と接地ライン4を通じての掃きだしとを切り替える
回路が省略されている。水平シフトレジスタ3の出力電
荷は、電荷電圧変換回路5により信号電圧とされ、比較
回路6に供給される。比較回路6には、端子7からスレ
ッショルド電圧が供給されており、比較回路6の出力端
子8には、2値化された出力信号が得られる。
The signal charges at the head of the vertical shift registers other than the vertical shift registers 2D and 2U are transferred to the horizontal shift register 3 line by line, or are swept out through the ground line 4. In FIG. 1, a circuit for switching between transfer to the horizontal shift register 3 and sweeping out through the ground line 4 is omitted. The output charge of the horizontal shift register 3 is converted into a signal voltage by a charge-voltage conversion circuit 5, and is supplied to a comparison circuit 6. A threshold voltage is supplied to the comparator circuit 6 from a terminal 7, and a binarized output signal is obtained at an output terminal 8 of the comparator circuit 6.

垂直シフトレジスタ2Dの先頭電荷が電荷電圧変換回路
9Dを介して比較回路lODに供給され、垂直シフトレ
ジスタ2Uの先頭電荷が電荷電圧変換回路9Uを介して
比較回路10Uに供給される。
The first charge of the vertical shift register 2D is supplied to the comparison circuit 1OD via the charge-voltage conversion circuit 9D, and the first charge of the vertical shift register 2U is supplied to the comparison circuit 10U via the charge-voltage conversion circuit 9U.

これらの比較回路10D及びIOUには、端子7からの
スレッショルド電圧が供給されている。比較回路10D
及び10Uの出力信号(0又は1)がエクスクル−シブ
ORゲート11に供給される。
A threshold voltage from the terminal 7 is supplied to these comparison circuits 10D and IOU. Comparison circuit 10D
and 10U output signals (0 or 1) are supplied to exclusive OR gate 11.

−14= エクスクル−シブORゲート11の出力信号がANDゲ
ート12に供給され、ANDゲート12の出力信号がO
Rゲート14に供給される。ANDゲート12には、端
子13から読み出し禁止信号が供給され、ORゲート1
4にば、端子15から強制読み出し信号が供給される。
-14=The output signal of the exclusive OR gate 11 is supplied to the AND gate 12, and the output signal of the AND gate 12 is
The signal is supplied to the R gate 14. A read inhibit signal is supplied from a terminal 13 to the AND gate 12, and the OR gate 1
4, a forced read signal is supplied from the terminal 15.

ORゲート14の出力信号が判定回路16に供給され、
ORゲート14の出力信号が1の時には、垂直シフトレ
ジスタ2D及び2Uの先頭電荷が含まれるラインの信号
電荷が水平シフトレジスタ3に転送され、また、ORゲ
ート14の出力信号が0の時には、垂直シフトレジスタ
2D及び2Uの先頭電荷が含まれるラインの信号電荷が
接地ライン4を通じて掃きだされ、捨てられる。
The output signal of the OR gate 14 is supplied to the determination circuit 16,
When the output signal of the OR gate 14 is 1, the signal charges of the line containing the head charges of the vertical shift registers 2D and 2U are transferred to the horizontal shift register 3, and when the output signal of the OR gate 14 is 0, the signal charges of the line containing the head charges of the vertical shift registers 2D and 2U are transferred to the horizontal shift register 3. The signal charges of the lines containing the leading charges of the shift registers 2D and 2U are swept out through the ground line 4 and discarded.

即ち、座標変化点の有無は、ストライプパターン領域2
3の左右両端にある画素23D及び23Uの2値化した
値から判別できる。これらの両者の列の画素の値が異な
れば、座標変化点が有り、両者の画素の値が同じであれ
ば、座標変化点が無いと判定できる。判定回路16によ
り、座標変化点が無しと判定されれば、そのラインの信
号電荷が捨てられる。一方、判定回路16により、座標
変化点が有ると判定されれば、水平シフトレジスタ3の
動作停止(受け入れ可能な状態)を確認して垂直シフト
動作を実行し、同時に先頭電荷を水平シフトレジスタ3
へ転送する。これと同時に、座標変化点が有ると判定さ
れたラインの垂直アドレスが垂直アドレスレジスタ(図
示せず)に転送される。
In other words, the presence or absence of a coordinate change point is determined by the stripe pattern area 2.
This can be determined from the binarized values of pixels 23D and 23U at both the left and right ends of 3. If the values of the pixels in both columns are different, it can be determined that there is a coordinate change point, and if the values of both pixels are the same, it can be determined that there is no coordinate change point. If the determination circuit 16 determines that there is no coordinate change point, the signal charge of that line is discarded. On the other hand, if the determination circuit 16 determines that there is a coordinate change point, it confirms that the horizontal shift register 3 has stopped operating (acceptable state), executes the vertical shift operation, and simultaneously transfers the leading charge to the horizontal shift register 3.
Transfer to. At the same time, the vertical address of the line determined to have a coordinate change point is transferred to a vertical address register (not shown).

ANDゲート12に端子13から供給される読み出し禁
止信号が0とされると、座標変化点の有無にかかわらず
、読み出しが強制的に禁止される。
When the read prohibition signal supplied from the terminal 13 to the AND gate 12 is set to 0, reading is forcibly prohibited regardless of the presence or absence of a coordinate change point.

この読み出し禁止動作は、読み出されるラインの本数を
制限して、1フレームの読み出し時間を所定時間以内に
抑えるのに使用される。また、ORゲート14に端子1
5から供給される強制読み出し信号が1とされると、座
標変化点の有無にかかわらず、強制的に全画素の読み出
しがなされる。
This read prohibition operation is used to limit the number of lines to be read and to keep the read time of one frame within a predetermined time. Also, the terminal 1 is connected to the OR gate 14.
When the forced readout signal supplied from 5 is set to 1, all pixels are forcibly read out regardless of the presence or absence of a coordinate change point.

この強制読み出し動作は、撮像素子21の品質検査等に
使用される。
This forced read operation is used for quality inspection of the image sensor 21, etc.

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。
When the image sensor 21 is of an interline type, the order in which the charges of each pixel are read out is 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.

この発明の一実施例では、上述の各動作が第3図に示す
順序でなされる。最初の垂直シフト動作■は、最初に座
標変化点が検出される迄になされる動作である。座標変
化点があるラインになると、水平シフトレジスタ3を通
じての転送動作■がなされる。これと平行して、垂直シ
フト動作■がなされ、次の座標変化点があるラインの検
出がなされる。
In one embodiment of the invention, each of the above operations is performed in the order shown in FIG. The first vertical shift operation (2) is an operation performed until a coordinate change point is detected for the first time. When the coordinate change point reaches a certain line, a transfer operation (2) through the horizontal shift register 3 is performed. In parallel with this, a vertical shift operation (2) is performed to detect the line where the next coordinate change point is located.

■の動作に要するシフト時間をT2(例えば1/Is)
とし、■の動作に要するシフト時間をT3(例えば0.
17I5)とし、水平画素数及び垂直画素数を100と
すると、CCD撮像素子21の必要な情報を持つ画素の
電荷を読み出すのに必要な時間Tば、 Too〜9 + (1+0.I X100)X10=1
10〜119μs となる。従って、撮像素子21の全画素を読み出すのに
比較して、1フレ一ム分の読み出し時間が短くなる。
Shift time required for operation ① is T2 (for example, 1/Is)
Let the shift time required for the operation ① be T3 (for example, 0.
17I5) and the number of horizontal pixels and vertical pixels is 100, the time T required to read out the charge of the pixel with the necessary information of the CCD image sensor 21 is Too~9 + (1+0.I X100) X10 =1
The time is 10 to 119 μs. Therefore, compared to reading out all pixels of the image sensor 21, the reading time for one frame is shorter.

なお、この発明は、インターライン方式以外のCCD撮
像素子に対しても適用できる。
Note that the present invention can also be applied to CCD image pickup devices other than the interline type.

〔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が含
まれるラインだけを連続して読み出すので、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縮できる。ま
た、読み出し時間を全画素を読み出すのと同様の時間と
すれば、シフト動作のクロック周波数が低くなり、消費
電力が少なくなる利点がある。
Since this invention continuously reads out only the lines that include the pixels necessary to obtain absolute position information, the readout time for one frame is shortened compared to reading out all the pixels of the image sensor, resulting in output delay. It can save you a lot of time. Furthermore, if the readout time is set to be the same time as reading out all pixels, the clock frequency of the shift operation will be lower, which has the advantage of reducing power consumption.

【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の接続図、第2図は撮像素
子の映像の一部を示す拡大図、第3図はこの発明の一実
施例の動作説明に用いる路線図、第4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5図はコード板のパターンの一例を示す平面図、第
6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7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 2D、2U、2E:垂直シフトレジスタ、3:水平シフ
トレジスタ、4:接地ライン、11:エクスクル−シブ
ORゲート、 16:判定回路、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。 鳴 嚇 弗 → 琴 停 止− 一味 Y\ tH:l rJ=’s、1子・ 手続補正書、ヵえ。 昭和63年 9月 7日 昭和63年特許願第125385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10号昭和63
年 8月30日 6、補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄 7、補正の内容 明細書中、第19頁11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8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 connection diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view showing a part of the image of the image sensor, FIG. 3 is a route diagram used to explain the operation of the embodiment of the invention, and FIG. The figure is a block diagram showing a schematic configuration of an absolute position detection device to which the present invention can be applied, FIG. 5 is a plan view showing an example of a code plate pattern, and FIG. 6 is an enlarged view of a striped pattern P imaged by an image sensor. The plan view shown in FIG. 7 is a route map for explaining the coordinate conversion operation. Explanation of main symbols in the drawings 2D, 2U, 2E: Vertical shift register, 3: Horizontal shift register, 4: Ground line, 11: Exclusive OR gate, 16: Judgment circuit, 21: Image sensor, 22: Numerical pattern area, 23 varnish drive-like pattern area. Nakimu 弗→ Koto stop- Ichimi Y\tH:l rJ='s, 1st child/procedural amendment, Kae. September 7, 1988 Patent Application No. 125385 2, Name of the invention Absolute position detection device 3, Relationship to the case of the person making the amendment Patent applicant address 6-7-35, Kitashinyo, Tokyo Parts Co., Ltd. Issue name (21
8) Sony Corporation Representative Director Norio Ohga 4, Agent 170 Address 1-48-10 Higashiikebukuro, Toshima-ku, Tokyo 1986
August 30, 2015, 6, Column 7 of the brief explanation of the drawing in the specification subject to amendment, page 19, line 11 of the specification of the contents of the amendment, ``This is a route map for.''
is corrected as below. ``Route map for ``, Figure 8 is a route map for explaining the readout operation of the image sensor.''

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)2次元撮像素子の水平シフトレジスタに接続され
た転送用レジスタの出口に、信号電荷の要、不要を判別
する判別回路を設け、 上記判別回路の出力により、上記信号電荷が要の時に、
上記水平シフトレジスタが受け入れ状態であることを確
認した後に垂直シフト動作を実行し、先頭電荷を上記水
平シフトレジスタに転送すると共に、水平ラインのアド
レスを保持し、上記判別回路の出力により、上記信号電
荷が不要の時に、上記垂直シフト動作を実行し、上記先
頭電荷を掃きだすようにしたことを特徴とする絶対位置
検出装置。
(1) A discrimination circuit is provided at the exit of the transfer register connected to the horizontal shift register of the two-dimensional image sensor to determine whether the signal charge is necessary or not.The output of the discrimination circuit determines when the signal charge is necessary. ,
After confirming that the horizontal shift register is in the accepting state, a vertical shift operation is executed to transfer the leading charge to the horizontal shift register, hold the address of the horizontal line, and use the output of the discrimination circuit to determine the signal. An absolute position detection device characterized in that the vertical shift operation is executed to sweep out the leading charge when the charge is not needed.
(2)判別回路の出力側に外部から強制的に信号電荷を
要、不要とする制御回路を設け、強制的な読み出し機能
又は読み出し禁止機能を付加するようにしたことを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の絶対位置検出装置。
(2) A control circuit that forcibly requires or eliminates the need for a signal charge from the outside is provided on the output side of the discrimination circuit, and a forced read function or read prohibition function is added. Absolute position detection device according to scope 1.
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