JPH06506080A - 位置検知装置 - Google Patents

位置検知装置

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JPH06506080A
JPH06506080A JP4506964A JP50696492A JPH06506080A JP H06506080 A JPH06506080 A JP H06506080A JP 4506964 A JP4506964 A JP 4506964A JP 50696492 A JP50696492 A JP 50696492A JP H06506080 A JPH06506080 A JP H06506080A
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バーンズ,ジョン
ロイド,シェーラフ,アン
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ヒューレット・パッカード・カンパニー
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    • G06F3/0317Detection arrangements using opto-electronic means in co-operation with a patterned surface, e.g. absolute position or relative movement detection for an optical mouse or pen positioned with respect to a coded surface
    • G06F3/0321Detection arrangements using opto-electronic means in co-operation with a patterned surface, e.g. absolute position or relative movement detection for an optical mouse or pen positioned with respect to a coded surface by optically sensing the absolute position with respect to a regularly patterned surface forming a passive digitiser, e.g. pen optically detecting position indicative tags printed on a paper sheet

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
位置検知装置 技術分野 本発明は、位置検知装置に関し、特に、これに限るものではないが、表面のパタ ーンの特徴を検出することにより2次元パターンが形成された表面上の指示要素 の位置を検知する装置に関する。 技術背景 擬似ランダム2進数列( PRBS、「m数列」とも呼ばれる)をエンコードす る線形パターンを設け、そのような数列のウィンドウ特性を利用してそのパター ンのウィンドウ長の部分数列を検出することで位置検出を行うことにより、線形 位置を検出することが知られている。このようなシステムの一例は、Elect ronic Letters 27th October 1988 Vol. 24 No.22に出ているE.M. Petriuの論文rNev Pseu dorandom/Natural Code Conversion Met hodJに記述されている。 「ウィンドウ特性Jとは、長さ(2k−1)(kは整数)のPRBSに対し、長 さkの部分数列が全て一義的になり、従って数列の中で一義的に位置を確定し得 るという特性を意味する。PRBSの上述その他の特性については、例えば、P roceedings of the IEEE, Vol.64, No.1 2 December 1976に出ているF. ,Jessie Macli lliamsとNeil J.A. Sloaneの論文rPseudo−ra ndom Sequences and ArraysJに記述されている。 位置検知にPRBSのウィンドウ特性を利用した従来技術のシステムは、本質的 に線形の位置検知に限定されているが、PRBSがたどる経路は、勿論、直線状 以外(例えば円または蛇行状)のものでよい。 本発明の目的は、2次元表面上で位置を検知する位置検知装置を提供することで ある。 発明の開示 本発明の1つの局面によれば、下記から構成される装置検知装置が提供される。 ・成る特徴を有する2次元パターンを一緒になって提供する標識の配列を備えた パターン要素。前記特徴は、前記パターンをウィンドウパターンにするものであ り、そのウィンドウパターン中では、前記特徴に関する所与の範囲のパターンの あらゆる任意の局所部分(以下「部分パターン」と称す)は、それを単独で考え た場合に、前記パターンに対する前記部分パターンの少なくとも1つの方位につ いてその部分パターンの位置を決定することが可能となるように前記特徴により 特徴づけられる。 ・前記標識の配列を横断して前記パターン要素に対して移動可能な指示要素。 ・前記指示要素の所在場所における前記標識を検知する検知手段を備えた部分パ ターン検出手段。こので部分パターン検出手段は、前記検知手段の出力を処理し て、前記パターンに対する前記部分パターンの前記の少なくとも1つの方位にあ る前記指示要素の所在場所に関する部分パターンを表す部分パターンデータを導 出するように動作するものである。 ・前記ウィンドウパターンを表すパターンデータを保持する記憶手段を備えた位 置決定手段。この位置決定手段は、前記検出手段により導出された部分パターン データに応じて、前記パターンデータを参照することにより、前記パターン要素 に対する前記指示要素の位置を決定するものである。 好適には、前記位置検知装置においては、(a)前記パターンのあらゆる任意の 部分パターンを前記パターンから孤立させて考えた場合に、その部分パターンが 前記パターンに対してM(Mは0より大きい正の整数)の考えられる方向のうち の何れともなることができる規則的構成を、前記パターンの前記特徴が識別可能 に形成し、 (b)前記ウィンドウパターンは、あらゆる任意の部分パターンが、前記のMの 考えられる方位のうちのN(NはO<N5Mの範囲の正の整数)について前記パ ターン中で正しく位置確定されることができるものであり、 (c)前記部分パターン検出手段は、前記特徴の前記規則的構成に応じて、前記 指示要素の所在場所における前記部分パターンを識別すると共に、部分パターン の位置を正しく確定することができる前記パターンに対して前記のMの考えられ る方向のうちの前記Nのうちの1つの方向にある前記部分パターンを表す部分パ ターンデータを前記位置決定手段に提供する。 好適には、前記特徴は、第1及び第2の座標軸のそれぞれに平行に延びる行及び 列として識別可能に配列され、その各特徴は、隣接する複数の概念的セルと線接 触を成す概念的セル中に存在する。各セルが4つの隣接セルと線接触をなすよう に、矩形のセルパターンが好適であり、Mの値は4、Nの値は1. 2. 4の 内の1つとなる。 前記特徴は、前記第1及び第2の座標軸にそれぞれ平行に概念的に延びる行及び 列の要素を有する2次元ウィンドウ配列の少なくとも一部をエンコードする働き をすることができる。その配列の適切な形態の1つに擬似ランダム2進配列があ る。前記配列の別の適切な形態は、長さm及びn(m、nは0より大きい正の整 数)をそれぞれ有する第1及び第2の2進数列から、配列の第1列を前記第1の 数列から形成し、後続のi番目(iは2から2 nilの範囲の整数)の列を、 前記第2の数列の(i−1)番目の要素の値を考察することにより、 ・(i−1)番目の要素が第1の2進値を有する場合に、前記i番目の列を、( i−1)番目の列に対してシフトされていない前記第1の数列から形成し、 ・(i−1)番目の要素が第2の2進値を有する場合に、前記i番目の列を、( i−1)番目の列に対して1位置だけ循環的にシフトされた前記第1の数列から 形成する ことにより形成することができる。 配列の更に別の形態は、前記第1及び第2の座標軸のそれぞれの1つに平行に延 びる2つのウィンドウ数列を1つに組み合わせることにより形成することができ 、前記配列の各要素は前記数列の対応する要素の値の特定の組み合わせを表す。 特徴が配列をエンコードするのに役立つ場合には、前記配列の各要素の値は、好 適には、対応する特徴値としてエンコードされる。 好適には、パターンの特徴は、前記第1の座標軸と平行に概念的に延びる要素の 第1のウィンドウ数列と、前記第2の座標軸と平行に概念的に延びる要素の第2 のウィンドウ数列とをエンコードするのに役立つ。この場合、前記数列は、以下 に示す1グループの数列から選択することができる。 (a) de Bruijin数列。 (b)擬似ランダム2進数列。 (c)配向可能な2進数列。その各々は、ウィンドウ長の部分数列がその数列中 に現れた場合にはその逆は現れないという特性を備えている。 (d)相補的に配向可能な2進数列。その各々は、ウィンドウ長の部分数列がそ の数列中に現れた場合には部分数列のビット式の(bitwise)補数の逆は 現れないという特性を備えている。 好適には、2つの数列をエンコードする場合には、前記の各数列の各要素は、対 応する前記数列の長さ方向に平行な方向に隣接セル間を移動する際に、特徴の対 応する変化としてエンコードされる。 成る実施例では、前記要素値のエンコードは、前記の各特徴が、それが線接触し ている少なくとも1つの隣接要素からのその値により確実に識別されるように行 われる。事実、前記エンコードは、それが線接触をなしているその全ての隣接要 素からの値により各特徴を識別するようなものとすることができる。実際には、 前記要素値のエンコードは、それが点接触しているその隣接要素からのその値に より前記各特徴を確実に識別するようにもできる。その代替策として、前記各特 徴は、それが線接触している少なくとも1つの隣接する特徴から、前記部分パタ ーン検出手段によりそれとして検出可能な対応する分離帯により、分離すること ができる。 好適には、前記検知手段は、前記指示要素と共に移動することができ、単一の前 記特徴に対応する前記パターンの一部を検知するよう動作し、前記装置は、隣接 要素値のエンコード特徴の相対配置に関する空間情報を前記部分パターン検出手 段に供給する空間情報手段を備え、前記部分パターン検出手段は、前記空間情報 を使用して、検知手段がパターン上を移動する際に部分パターン全体に関する前 記部分パターンデータを生成する。好適には、前記空間情報手段は、前記検知手 段が前記要素値のエンコード特徴の間を移動する際に前記検知手段により検知可 能な前記パターンの特徴を備え、特に、前記空間情報は、前記要素値のエンコー ド特徴により表される値にエンコード可能なものである。成る実施列では、前記 部分パターン検出手段に供給される空間情報は、一部のみとすることが可能であ り、このような場合には、初期位置の決定に続いて前記パターンデータと部分パ ターンデータとの間に矛盾が確定されない限り、及びその矛盾が確定されるまで 、前記パターンを横断する前記検知手段の移動方向が不変であると仮定するよう に、検出手段を動作させることができる。 一般に、標識の前記配列に対する検知手段の相対方位は、前記配列に直交する軸 の周りで可変である。従って、好適には、前記装置は、前記部分パターン検出手 段に前記相対方位についての方位情報を供給する方位情報手段を備え、部分パタ ーン検出手段は、前記の少なくとも1つの方位を向いている部分パターンを表す 前記部分パターンデータを導出する際に、その情報を利用する。好適には、前記 方位情報手段は、前記検知手段が前記要素値のエンコード特徴の間を移動する際 に前記検知手段により検知可能な前記パターンの特徴を備え、特に、前記方位情 報は、前記要素値のエンコード特徴により表される値にエンコード可能なもので ある。 好適には、前記指示要素の位置の初期決定に続き、前記検知手段により検知され たパターン部分のあらゆる増大変化が前記位置決定手段により使用されて、前記 の検知されたパターン部分の前記変化により示される指示要素の位置の増大変化 に基づく更新位置が提供される。前記パターンが、第1及び第2の座標軸のそれ ぞれに沿って概念的に延びる要素の2つのウィンドウ数列のエンコードである場 合1こは、前記位置決定手段は、好適には、前記既検知パターン部分により表さ れる対応する数列の1つまたは複数の要素の変化により示される対応する座標軸 に沿った位置の増大変化に基づき、前記第1及び第2の座標軸に沿った前記指示 要素の位置をそれぞれ更新するよう動作する。前記位置決定手段は、少なくとも 1つの前記座標軸に沿った前記指示要素の位置をインクリメントさせる際に、前 記の既検知パターン部分により表される前記1つの座標軸に沿って延びる数列の 前記の1つまたは複数の要素が、前記位置決定手段により以前に決定された数列 中の現在位置を考慮したその数列に関する既格納パターンデータから予測される ものと異ならない限り、及びそれと異なるまで、前記座標軸に沿った移動方向が 不変であると仮定し、前記位置決定手段は、検知した数列要素と予測した数列要 素との間の相違を検出した際に、更に、前記1つの座標軸に沿ったその位置を回 復する回復プロセスに入るよう動作し、この回復プロセスは、指示要素の移動方 向が逆転していることに基づいて指示要素に関する少なくとも1つの候補位置を 導出し、指示要素のトラックに沿って検知された1つまたは複数の要素を、前記 候補位置にまたは前記候補位置の各々に到達する際に指示要素のトラックに沿っ て存在すると予測されるものと直接的または間接的に比較し、これにより、その ような各位置の妥当性を調べる。 好適には、前記指示要素は、前記検知手段を支持する手持ち可能なスタイラスで ある。 成る実施例では、パターン要素は、前記標識を備えた平坦な部材であり、この平 坦部材及び前記標識の両者は可視光に対して透明であり、これによりパターン要 素を通して項目を見ることができる。 他の実施例では、パターン要素は、前記標識を備えた平坦部材であり、前記標識 は可視光に対して透明であり、前記スタイラスは、前記平坦部材の表面にマーク 物質を付着させることができるマーキングスタイラスであり、そのマーキング部 において前記標識は前記検知手段により検知可能である。前記マーク物質は、光 学的には可視であるが、それを通して前記標識を検知することを可能にするもの である。更に別の実施例では、パターン要素は、前記標識を備えた平坦部材であ り、前記装置は更に、前記平坦部材上に設置されたマーキング可能なシートを備 えており、このシートは、少なくとも部分的には不透明であり、それを通して前 記標識を前記検知手段により検知することができ、前記スタイラスは、前記シー ト上にマーク物質を付着させることができるマーキングスタイラスであり、その マーク物質は、前記シートに対して光学的に識別可能なものであるが、それを通 して前記標識を検知可能なものである。 本発明は、本質的に、位置検知装置に使用するためのパターン要素を個々に包含 するものであり、そのパターン要素は、全体として、装置に関して上述の特性を 備えている、ということが理解されよう。 図1に示すように、位置検知装置は、2次元パターン20が印されたパターン要 素IOと、前記パターン20の部分パターンを検知する検知用スタイラス11と 、そのスタイラス11の出力が供給される部分パターン画像処理装置12と、そ の装置12の出力に接続され且つパターン20上におけるスタイラスの位置を示 す出力信号を生成するよう動作する位置決定装置13とを備えている。 パターン要素10は、1つの表面に標識15の配列(部材14の表面の一部の拡 大図である図1の挿入図を参照)を備えた平坦支持部材14という形態を取って おり、標識15は一緒になってパターン20を表している。 図1の実施例では、パターン20は、標識15め矩形配列から作成されており、 その標識は、光学的/赤外線反射特性により検知可能な印刷マークという形態を 取っている。しかし、標識は、多様な他の構成で配列させることができ、また、 そ°の表面の粗さ、磁気的パラメータ、電気的パラメータ、光学的/赤外線透過 性等を含むあらゆる適当な特性により検知可能である。 パターン20は、そのパターンの特徴に関する所定範囲のパターンの局所部分が 、それを単独で考えた場合に、その特徴により、そのパターン部分の位置を、全 体としてのパターンに対する前記パターン部分の少なくとも既知の方位について 、前記パターン内で決定することができるように特徴づけられている、という意 味で、ウィンドウパターンである。位置決定が可能なそのような範囲のパターン 部分を以下で「部分パターン」と称す。 その広い概念において、ウィンドウパターン20は、例えば、不規則な対象物( 肖像または風景等)の像により構成することができる。 これは、そのような像の部分領域が、それが充分な範囲のものであれば、その体 内で一義的に位置を確定することができるからである。 しかし、本発明の主な焦点は、規則的配列の特徴を備えたパターンにあり、この パターンは、根底にある数学的配列または数列を既知の特性を用いてエンコード したものである。特に重要なのは、矩形配列の特徴(即ち、特徴は個々の座標軸 に平行な行及び列を成して延びている(前記軸は互いに直角であってもなくても 良いが、用語「矩形パターン」はここではその双方の状況を包含するように使用 していることに留意されたい))を有するウィンドウパターンである。以下で説 明する矩形パターンは、2次元ウィンドウ配列をエンコードしたものかまたは複 数対の直交ウィンドウ数列をエンコードしたものである。前者の場合には、部分 パターンは、パターンの矩形領域という形態を取り、一方、後者の場合には、部 分パターンは、パターンの2つの直交する線分という形態を取る。 検知用スタイラス11は、パターン2o上の特定の位置を指す指示要素、及び、 スタイラス11により指された位置における部分パターンを検出するためにスタ イラスの位置にある標識15を検知するセンサという、二重の機能を果たすもの である。本実施例では、スタイラスは、手持ち式であって、パターンに垂直な軸 の周りの方位に設置されている何等の制約無しにそのパターン上を自由に移動可 能であることを意図している。しかし、スタイラスが、例えば、X−Yキャリッ ジ上に設置され、パターンに対して一定の方向を向いている他の実施例が可能で あり、更に、検知用スタイラス11の2つの機能は同じ物理的装置によって行わ れる必要はない。 スタイラス11は、パターン特徴を提供するのに使用される標識の物理的特性を 検出するに適した形態の検知ヘッド16を備えており、本実施例では、検知ヘッ ド16は光学センサである。検知ヘッドの出力の処理は、部分パターン画像処理 装置12により行われる。 スタイラス11の位置における完全な部分パターンを検出することが目的である 場合、パターン検知には3つの主な方法が可能である。 第1の方法は、一度に全ての部分パターンを含むように充分大きいパターン20 の領域を検知するという方法である(検知ヘッド16の解像度はパターンの特性 的特徴を分析するのに充分なものである)。 そのようにして検知されたパターン画像が、部分パターン画像処理装置12によ り処理され、そのパターンの顕著な特徴に関するデータが抽出されて、スタイラ ス11の位置における部分パターンの部分パターンデータ特性が導出される。 第2の方法は、部分パターンより小さい一方多数のパターン特徴を含むパターン 領域を検知し、次いで検知ヘッド16をパターン20を横断して走査させてその パターンの隣接部分の充分な部分を検知し、これにより完全な部分パターンを作 り上げるという方法である。この場合、完全な部分パターンを作り上げるプロセ スは、異なる時刻に検知した特徴を正しく相互に関連づけることができるように 連続して検知した画像を調べることにより、検知ヘラ白6の走査方向を容易に確 認することができる、という事実により容易になる。パターン特徴の抽出プロセ ス及び部分パターン(または更に一般的には、部分パターンを表すデータ)の生 成プロセスは、部分パターン画像処理装rIt】2により行われる。 パターン検知の第3の方法は、一度に1つのパターン特徴だけを検知し、次いで 検知ヘッド16をパターンを横断して走査させて、完全な部分パターンの部分パ ターン画像処理装置12による生成を可能にするという方法である(以下この方 法を「単一画素」検知と称す)。 この場合、連続的に走査したパターン特徴を正確に相互に関係付けるという問題 は、走査方向に関する情報が必要であるため一層困難となる。この問題に対する 1つの解決策は、そのような情報を、均一態様(homogenous man ner)で、または明確な移動方向標識を使用することにより(この2つの方法 については以下で完全に説明する)、検知パターンから明確に得ることができる ようにすることである。 その代替的な解決策は、装置12に入力を供給する外部走査方向検知手段を設け ることであるが、この解法には余分の費用がかかるので望ましくない。他の解決 策は、連続的に検知された特徴を容易に相互に関連付けることができるように検 知ヘッド16がパターンを横断して直線状に走査されていると仮定することであ る。次いで、部分パターンデータが装置12により組み立てられて、位置決定手 段13に送られる。連続的な位置が決定されると、直線移動に関する仮定が正し くない場合が容易に明らかになり、それに対応する不正な位置の読み取りを棄却 することができる。 どの検知方法を使用しようと、部分パターン画像処理装置12は、部分パターン データを位置決定装置13に出方するように動作する。 その位置決定手段13は次いで、パターンデータメモリ17に保持されているパ ターン20を表すパターンデータを参照してパターン2o全体の中の部分パター ンの位置を決定する。装置13は、この位置決定を多様な異なる仕方で行うこと ができる。例えば、パターン突き合わせ方法や、部分パターン位置によりアクセ スされる索引の使用により、また、パターンが数学的に処理可能な数列または配 列である場合には計算により行うことができる。メモリ17に保持されているパ ターンデータは、パターンを表すものであるが、直接的表現である必要はなく、 一連の索引項目またはパターンの数学的規定等の間接表現とすることができると いうことが前述から理解されよう。パターンデータに必要なことは、部分パター ンのデータ特性から絶対パターン位置を確定することを可能にするのに充分な態 様でウィンドウパターンを表現することだけである。 図1の位置検知装置の一般的構成及び動作について説明してきたが、ここで、矩 形のウィンドウパターンの形態、構成、及び検知について一層詳細に考察するこ ととする。 矩形ウィンドウパターン 図2に示するように、以下で説明する矩形ウィンドウパターンは、パターン座標 軸Ap、 Bpにそれぞれ平行な行及び列に配置されたセルCに対応するパター ン特徴の矩形配列に基づくものである。以下の説明を容易にするため、軸Apを 水平軸と称し、それと平行な移動を水平移動と称す。同様に、軸Bpを垂直軸と 称し、それに平行な移動を垂直移動と称す。水平軸Ap上の列座標「I」及び垂 直軸Bp上の行座標「j」におけるセルをC1】と指定する。各セルには、考え られる多数の異なる値のうちの1つが割り当てられ、それらのセルの値により、 利用する検知方法にとって適切な標識15により物理的に表されるパターン特徴 が構成される。従って、例えば、セルに割り当てられた値は、最終的なパターン ではそれぞれの色により表すことができる。 セルの値は、パターン20にウィンドウ特性を与える、根底にある2次元ウィン ドウ配列または複数対のウィンドウ数列をエンコードするのに使用される。事実 、部分パターンの位置決定は、一般に、検知された部分パターンからウィンドウ 部分配列または部分数列を回復することにより行われる。使用されるエンコード の特性を以下で更に完全に説明するが、さしあたり2つの主要形態のエンコード 、即ち、セル値が根底にある配列または数列の値を直接表す絶対エンコードと、 セル間の移動時の値の変化が根底にある数列の値を表す遷移エンコードとを使用 することに留意されたい。使用するエンコード方法に応じて、以下で明らかにな るように、一定の他の情報をもセル値パターンから導出することができる。 部分パターンを検知してパターン全体(矩形であろうとなかろうと)における部 分パターンの位置を決定する際の重要な点は、パターン20に対する検知された 部分パターンの相対方位に関することである。この点について図3及び図4を参 照して矩形パターンに関連して考察することとする。 図3は、パターン特徴Fの矩形配列から成るパターン20を示すものである(図 示の各特徴Fは図2のセルC1jに対応し、また以下で明らかになることである が、特徴が全セル領域を占める必要は勿論なく、これは単一画素検知を用いる場 合に一般的に好適なものである)。 パターン特徴は、水平軸Apに平行な行を成し、また垂直軸Bpに平行な列を成 して走る。図3のパターンの部分パターンが3x3の特徴の配列から構成されて いる場合、パターン内で識別可能な考えられる多数の部分パターンの内の1つは 、特徴F1〜F9により構成される。 この部分パターンは、部分パターンの第1座標軸Asに平行に延びる、特徴(F l、 F2. F3)、(F4. F5. F6)、(F7. F8. F9) からそれぞれ構成される3つの行、及び、部分パターンの第2の座標軸Bsに平 行に延びる、特徴(Fl、 F4. F7)、(F2. F5. F8)、(F 3. F6. F9)からそれぞれ構成される3つの列を有する。図2に示すよ うに部分パターンをパターン20の中の本来の場所で考察した場合、座標軸Bp 、 Bsは平行であり、部分パターンは、パターン特徴の組み合わせが所与のパ ターン方位についてパターン内で一層となるパターンに対する直交方向にある。 しかし、一般の場合、検知ヘッド16により検知された部分パターンは、如何な る特定の方向も備えていない(それは単なる部分パターン画像である)。勿論、 部分パターンの矩形の性質を識別することは可能である。しかし、これでは、矩 形部分パターンが同等に存在し得る90°間隔の4つの考えられる方位の間で解 を得ることはできない。図4(A)、 (B)、 (C)、 (D)は、図3の 部分パターンについて、図4(^)の軸^p、 Asの間の相対方位0°から開 始して、90°間隔で図4(D)の相対方位270°まで進行する、前記の4つ の考えられる方位を示している。 この検知された部分パターンの方位の曖昧さにより、位置決定が不正になる可能 性がある。これは、全ての方位を考慮した場合には、部分パターンの2つ以上の 例を含み得るからである。 部分パターンがパターンと同じ方位にあるとみなした場合に部分パターンの位置 を正しく確定することができるウィンドウパターンをここでは「1方位可能」パ ターンと称す。事実、部分パターンの位置をその相対方位に関係なくパターン内 で正しく確定することができるウィンドウパターンが存在する。このようなパタ ーンをここでは「4方位可能」パターンと称す。■方位可能パターンと4方位可 能パターンとの中間のものに、4つの考えられる相対方位の内の2つに関してパ ターン中で正しく位置確定を行うことができるパターンが存在する。このパター ンをここでは「2方位可能」パターンと呼ぶ。 ここで考察する矩形ウィンドウパターンの場合、そのパターンが1.2.4方位 可能パターンの何れであるかは、パターンにより表される根底にある配列/数列 自体が1.2.4方位可能の何れであるかによって決まる。 4方位可能パターンの場合、パターンに対する部分パターンの方位が未知である ことによりパターンの位置確定を正しく行うことができないという問題が生じる 可能性は明らかにない。しかし、この問題は2方位可能及び1方位可能パターン については存在し、これらの場合には、部分パターンの方位情報を得て、部分パ ターンをその位置が決定される前に適切な向きにすることを可能にする必要があ る。 必要な方位情報を得る1つの方法は、パターン20に垂直な軸についての検知ヘ ッドの方位を検知する方位センサを別個に設けるという方法である。しかし、こ の方法は費用がかかり過ぎるものである。 他に考えられる方法は、パターン20に垂直な軸の周りを回転しないように検知 ヘッドを構成することにより、部分パターンを常に確実にパターンに対して一定 の方向に検知されるようにするという方法である。しかし、この方法もまた、そ のような構成が実際的に制限を有するものであるため好ましくない。方位検知の 好適な方法は、方位情報を、基本配列/数列エンコードの一部として、または、 パターン20に組み込まれると共に検知ヘッド16により検知可能である特殊な 方位標識を設けることにより、パターン中にエンコードすることである。この方 位情報は、次いで装置12により検知されて、部分パターンを装置13によりパ ターン内で一義的に位置確定を行うことが可能な方位を有する部分パターンを表 す部分パターンデータを導出するのに使用される。 ウィンドウ配列 び数列 矩形ウィンドウパターンの一般的な形態について考察してきたが、以下では、そ のようなパターンが基礎とすることができる適切なウィンドウ配列及び数列を説 明することとする。以下で説明する配列及び数列は全て2進である(即ち、配列 及び数列の構成要素は可能な2つの値の内の1つだけとなることができる)が、 これは、単に実施を容易にするのに好適なだけであり、3次及び一層高法の配列 及び数列をウィンドウパターンの基礎として使用することも可能である。 2次元配列 所定範囲の部分配列に関するウィンドウ特性を有する要素からなる2次元配列を 構成することができる。従って、1方位可能配列(これから1方位可能パターン を構成することができる)は、2次元配列構造中で対角方向にPRBSを書込む ことにより形成することができる。このような配列は、上記引用のMacfil liams及び5loaneの論文に開示されており、その論文に記載されてい るように、これらの配列はウィンドウ特性を呈する。 1方位可能、2方位可能、4方位可能パターンの構成に使用可能な他の形式の2 進配列を添付資料へに示す。この形式の配列は、長さがそれぞれm及びn (m 及びnは整数)の第1及び第2の2進数列から構成することができる。この構成 は、前記第1の数列から配列の第1列を形成し、後続のi番目(iは2から2f i+1の範囲の整数)の各列を、第2の数列の(i−1)番目の要素の値を考察 し、(i−1)番目の要素が第1の2進値を有する場合には、(i−1)番目の 列に対してシフトされていない第1の数列から前記i番目の列を形成し、 (i71)番目の要素が第2の2進値を有する場合には、(i−1)番目の列に 対して1位置だけ循環的にシフトされた前記第1の数列から前記i番目の列を形 成することにより、行われる。 2進数列がPRBSである場合、結果として得られる配列は1方位可能となり、 1つまたは両方の2進数列が可逆の方位可能2進数列(以下参照)である場合に は、結果として得られる配列は2方位可能または4方位可能となる。 直交数列 各々がウィンドウ特性を有する2つの2進数列を使用することにより、矩形ウィ ンドウパターンを構成することが可能である。一般に、その一方の数列は、一方 のパターン軸に平行に移動する際のパターン変化を決定するのに使用され、他方 の数列は、他方のパターン軸に平行に移動する際のパターン変化を制御する。そ の結果として、各パターン軸に沿った位置を、対応する数列を参照することによ り決定することができる。そのようなパターンは、1方位可能または2方位可能 とすることができるくしかし、位置決定を行う前に2つの数列を識別する必要が あるので、一般には4方位可能とはならない)。パターンが2方位可能である場 合、2つの2進数列は、ウィンドウでなければならないだけでなく、少なくとも エンコード後には、2方向で読み取る際に同じウィンドウ部分数列を生成しては ならない。 4つの形式の使用可能な数列を挙げることができる。 形式1−de Bruijin数列 形式2 ・・・ 擬似ランダム数列 形式3 ・・・ 方位可能数列(即ち、長さmの各ウィンドウ部分数列が一度し か発生せず、その逆は発生しない数列)形式4 ・・・ 相補的方位可能数列( 即ち、長さmの各ウィンドウ部分数列が一度しか発生せず、その相補的な逆は発 生しない数列)。 4つの形式は全てウィンドウであり、最初の2つの形式は1方位可能パターンを 生成し、後の2つの形式は2方位可能パターンを生成する。各形式の数列の適合 性は、採用するエンコード及び使用する検知方法によって決まる。 最初の2つの形式の数列は文献で良く研究されているが、後の2つの形式はこれ まで注目されてこなかったように思われる。コンピュータによる探索を行って、 方位可能2進数列及び相補的方位可能2進数列を見つけることは勿論比較的容易 であるが、穏当なウィンドウ長に対してさえ非常に時間がかかるものである。そ れ故、これら数列をアルゴリズム的に構成できるようにすることが有用であり、 正確に言えば、部分パターン検知及び位置決定を可能とするためにパターン20 にどのような情報を回復可能に含ませる必要があるかは、根底にある配列/数列 の性質、使用するエンコード方法、及び採用する検知方法によって決まる。しか し、一般的に言えば、下記の情報が必要となる。 ・配列/数列要素値 ・セルの輪郭描写 ・パターンを形成する際のセルの相互関係・パターンの方位 図5に示すように、これらの項目に関する情報は、3つの基本的方法で提供され ることが可能であり、即ち、本質的には根底にある配列/数列をエンコードする セル値において(行200を参照)、そのセル値により表されるエンコードと組 み合わせられた明確な補助パターン特徴として(行201を参照)、またパター ンとは別個に(行202を参照)、提供されることが可能である。 一方におけるパターン方位とセルの相互関係とセルの輪郭描写とからなる各情報 項目と、他方における前記情報を提供する3つの方法200.201.202と の間の中断破線による接続は、可能な多様の組み合わせを示すことを意図したも のである。上記の各情報項目について以下で説明する。 便宜上、今後は、各セルの値を、可能な各僅に一義的な色としてパターン20中 で表されるものとする。以下に示す教示は、セル値の別のあらゆる形態の物理的 表現に一般に適用可能であることが理解されよう。 配列/数列値のエンコード 2つの主なエンコード方法が存在する。その1つは、エンコードされる配列の対 応する要素の絶対値を表す色を各セルC1jに割り当てるという方法であり、も う1つの方法は、数列の要素値を、その数列に関するパターン軸との整列方向に 移動する際に2つのセルの間での色の変化としてエンコードする、という方法で ある。遷移エンコードについての更に詳細な考察はもっと後で行うことにする。 セルの輪郭描写 一方のセルから他方のセルへの遷移を検出できること、即ち、セル境界を検出で きることは重要である。セル境界情報は、(絶対値エンコードの場合に、たとえ 根底にある配列または数列の同じ要素値かエンコードされていても)隣接セルが 確実に同じ色にならないようにするエンコード方法を使用することにより、セル 値を用いてエンコードすることができる(図5の方法200)。最も簡単な場合 には、各セルを、水平方向に2つ及び垂直方向に2つ位置する4つの隣接セルを 有しているとみなすことができる(対角方向への遷移は、防止されるか、そうで なければ検出され、または、そのような遷移から発生し得る誤差を許容するよう に装置が設計される)。図6は、2進値「l」及び「0」を表すのにそれぞれ2 つづつ、4つの色を使用した2進配列の絶対値エンコードを示すものである。対 角方向の隣接セルへの遷移も確実に検出する場合には、エンコード機構は更に、 それらの対角方向の隣接セルが常に考察中のセルと異なる色に着色されているこ とを確実にするものでなければならない。 セルの境界情報は、補助パターン特徴を設けることにより(図5の方法201)  、特に、各セルの値規定領域間に分離帯を設けることによっても、エンコード することができる。図7は、図6でエンコードしたものと同じ3色を用いた2進 配列の絶対値エンコードを示すものである(前記3色とは、図に空白スペースで 表す第1の背景色と、第1の2進値(例えば「0」)に対応し図7で第1方向の 斜線で表す第2の色と、第2の2進値(例えば「1」)に対応し図7で第2方向 の斜線で表す第3の色である)。各セルC1jの値は、対応する第2または第3 の色の正方形21により表され、このカラーの正方形(標識)は、パターンのセ ルサイズより小さく、その全周にわたって第1.の色で境界部を残すようにセル の中心に位置し、これにより、カラーの正方形21の間に分離帯が形成され、隣 接する正方形を問題を発生させること無く同じ色にすることができるようになっ ている。図7に示す分離帯及びカラー正方形の相対寸法の場合には、単一画素検 知ヘッド16が、背景に沿ってパターンを横断して少なくとも途中まで進行し、 このため値を表すカラー正方形21を正しく検出できないという危険性が存在す る。しかし、分離帯を比較的狭くしておけば、前記の事態が発生する機会は大幅 に少なくなる。図6のパターンの場合には、勿論、値を表すセル領域を検知ヘッ ドが逸するという危険性は無い。 セル境界情報は、セル値によるエンコード(図6の場合等)と分離帯の使用(図 7の場合等)との組み合わせによっても得ることができる。例えば、水平方向の 遷移は、セルの色の変化を確実にすることにより検出可能とすることができ、一 方、遷移は分離帯によりマークすることができる。 セル境界を定めるためにパターンに依存しない手段を使用することも可能である 。これは、例えば、セルの垂直及び水平のピッチに対応する垂直及び水平方向の 距離により検知ヘッド16の移動を登録する手段を設けることにより、実施可能 である。このような構成は好ましくない。 セル相互関係情報 勿論、検知したパターンからデコードされた配列/数列要素の相対位置を確認す ることによりウィンドウ部分配列または部分数列を正確に構成するために、検知 したセルを以前に検知したセルと位置的に関係付けることができる必要がある。 検知ヘッド16が一度に2つ以上のセルを検知する場合、検知されたセルの相互 関係は、その検知された画像から容易に導出することが可能であり、セルの相互 関係情報は直接伝達される。しかし、単一画素検知ヘッドを使用する場合には、 セルの相互関係情報は、図5の一般的な方法200.201゜202の内の1つ (またはそれより多く)により伝達されなければならず、そうでない場合には、 検知ヘッドの移動に関して仮定(例えば、直線状に移動する)を行い、次いで、 結果として得られたデコード後の配列/数列が前記仮定と矛盾しないかチェック しなければならない。事実、単一画素検知の場合には、許容可能な解決策は、幾 つかの相互関係情報を提供し、また移動方向に関して幾つかの仮定を行うことに ある。 セル値情報と共に完全なセル相互関係情報をエンコードする(方法200)には 、あらゆる所与のセルの各隣接セルが全て、エンコードされている根底にある要 素値に関係なく、そのセル及び他の隣接セルと異なる色を呈する必要がある。水 平及び垂直方向の遷移だけ(対角方向の遷移ではなく)を考える場合でさえ、最 低9色が必要となる。対角方向の遷移を考慮に入れた場合には、少なくとも17 色が必要となり、これは、検知ヘッド16及びそれに関連する色検出回路に加え られる要求のため好ましくない。 セル相互関係情報は、補助パターン要素に組み込むことができ(図5の方法20 1) 、これを行う好適な方法は、セル境界を表すために設けられるコード分離 帯を着色することである。従って、図8は、各セルの値が適当なカラー正方形2 1により表され、及び、各セルの境界を定めるのに分離帯23.24が使用され ているパターンの一部を示すものである。分離帯23は垂直方向において各セル の境界を定め、分離帯24は水平方向において各セルの境界を定める。分離帯2 3は分難帯24とは異なる色のものであり、その両分難帯の色はカラー正方形2 1に使用される色とは異なる。このような構成は、1つのセルから他のセルへの 遷移中に水平及び垂直方向の関係情報を与えるが、新しいセルが上/下にあるか (垂直移動の場合)または左/右にあるか(水平移動の場合)は示さない。従っ て、図8のパターンの場合には、その方向情報に関して仮定を行う必要がある。 図9は図8と同様のパターンを示すものであるが、この場合には方向に関して仮 定を行う必要はない。図11において、カラー正方形21は、やはり配列/数列 要素値をエンコードするのに使用されるが、この場合には、説明を容易にするた め正方形21の着色は図示してない。カラー正方形21は、その正方形21に使 用される色とは異なる4つの可能な分離帯色の1つで各々が着色された分離帯2 4によって互いに分離されている。水平軸^pと平行に延びる行で隣接する正方 形21を分離する分離帯は、可能な4つの分離帯色の内の2つで交互に着色され 、一方、垂直軸Bpに平行に延びる列で隣接する正方形21を分離する分離帯2 5は、4つの可能な分離帯色の内の他の2つで交互に着色されている。単一画素 検知ヘッド16は、1つのカラー正方形21から他のカラー正方形21に遷移す る際に、その検知ヘッド16の移動方向を一義的に示す色の分離帯25を必ず横 断することになる。更に、対角方向の遷移は、一般に、2つの分離帯の端部即ち 各形式の1つを横断することを伴うので、対角方向の遷移における開始及び終了 セルの相互関係もまた決定することができる。 パターン自体とは無関係の手段によりセル相互関係情報を提供する(図5の方法 202)ことは、勿論、実施可能である(例えば検知ヘッド16のパターン上で の移動方向を検知することによる)が、一般には好ましくない。 パターン方位情報 根底にある配列/数列の方位特性に応じて、異なる量の方位情報を提供する必要 がある。従って、4方位可能配列に基づくパターンの場合には方位情報は不要で あり、一方、方位可能数列または相補的方位可能数列から構成されたパターンの 場合には、一般に、どの数列が水平方向に伸び、どの数列が垂直方向に延びてい るかを識別することだけが必要となる。 他の形式の情報の場合のように、パターン方位情報は、図5の方法200.20 1.202のどれか1つくまたはそれ以上)に従って得ることができる。しかし 、方位情報は、セル相互関係情報に密接に関係しており、一般に、セル相互関係 情報と共に提供される、ということに留意することができる。例えば、図8のパ ターンの場合、分離帯23゜24は、既に垂直及び水平方向の遷移をそれぞれ識 別しており、これは、2方位可能パターンに必要な方位情報の全てである(実際 に、分離帯23.24は、所望のセル相互関係情報を与えるために、異なる遷移 方向を識別するだけでよい(垂直遷移に関する分離帯23と水平遷移に関する分 離帯24との関係により、別の方位情報が提供される))。 セル相互関係情報が特別に提供されない場合(例えば、一度に2つ以上のセルを 検知する検知ヘッド16の場合のように検査時に明らかであることによる)には 、勿論、方位情報をセル相互関係情報に組み込むことはできず、特別の手段を使 用して方位情報を伝えなければならない。図1Oはそのような方位情報を提供す る(図5の方法201による)方法の1つを示すものである。更に詳細には、図 1OAは、配列/数列要素値情報をエンコードするのに図7ないし図9で使用さ れているようなカラー正方形21に対し、軸Ap、 Bpの原点に向くその隅に 、カラー正方形21に使用される色とは異なる色の方位標識22をマークするこ とができる方法を示すものである。パターンの全てのカラー正方形にその方法で マークがされている場合には、部分パターンの検知時にその部分パターンの方位 を決定するのは比較的容易なことである。従って、例えば、図10B (これは 、図7のパターンの最初の3行3列に方位標識を付加したものに対応する)に示 す部分パターンは、図1OAのパターンの方位に対して270°の回転が行われ たものと見ることができる。図1Oの形の方位標識22は、勿論、検知ヘッド1 6が少なくとも1つのこのような標識とその関連するカラー正方形21との間の 関係を識別するのに充分な解像度を示す場合にのみ適用することができる。 エンコード例 パターン回復のために提供する必要がある情報の形式を説明し、その各情報形式 をどのようにエンコードすることができるかの例を示してきたが、配列及び数列 の双方を回復可能にエンコードすることに関して幾つかの完全なエンコード機構 を以下で考察することとする。以下で考察するエンコード機構は全て、パターン 20における必要な情報をエンコードする(即ち、図5の方法200.201の 使用による)。パターン20とは無関係の情報を設けることは、一般に、補足的 な検知システムを必要とすることになるので好ましくない。 配列のエンコード 2次元配列は、好適には、それらの要素値の絶対値エンコードによりエンコード される。例えば、2方位可能配列の場合には、図8のパターンで使用したような エンコード機構が適している。図8のパターンでは、配列の要素値は、カラー正 方形21についての2色の内の適当な1色によりエンコードされる。セルの輪郭 描写は、分離帯23.24により提供される。単一画素検知に関するセル相互関 係情報(垂直、水平、対角方向の関係)は、分離帯23.24を違う色にするこ とにより提供される。方位情報は、どの分離帯の色が垂直遷移に関係し、どの分 離帯の色が水平遷移に関係するかを知ることにより提一方が水平に延び他方が垂 直に延びる直交数列の対に基づくパターンの場合、その数列は先ず、絶対値エン コードを容易に適用できるように2次元配列へと組み合わせられなければならな い。図11は、2つの直交数列から適した配列を導出する2つの考えられる方法 を示すものである(図示の例では、数列はPRBS−1及びPRBS−2と称す る2つのPRBSである)。 図11Aにおいて、PRBS−1は、水平軸^pに平行に書き出されており、P RBS−2は、垂直軸Bpに垂直に書き出されている。各セルC1jの内部には 、その各セルに対応して、PRBS −1及びPRBS−2からの要素値の順列 対が書き込まれている。このような順列対で考えられるものは4つ存在腰それら は(0,0)、(0,1)、(1,0)、及び(1,1)である。各々の異なる 順列対に値を割り当てることにより、考えられる4つの値の内の1つを各セルに 割り当てることが可能である。後に、対応するパターン特徴へと変換されるのが 、そのセル値である。 図11Bもまた、2つのPRBSがそれぞれ軸^p、 Bpに沿って書き出され ている。しかし、この場合、PRBS−2の要素は、第2行から始めて、隣接要 素間で2つの行の行間に書かれている。セル配列の各奇数行(第1行を行1と称 す)はPRBS−1のコピーで満たされる。各偶数行はPRBS−2からの対応 する要素値で満たされる。従って、各セルが2つのPRBSの内の一方からの要 素にのみ関係しているので、各セルの値は1または0である。 図12は、図+1Aに示した態様で2つの方位可能(可逆)2進数列を組み合わ せることにより形成された配列を絶対値エンコードすることにより生成されたパ ターンを示すものである(その配列及び結果として得られるパターンは2方位可 能であることが理解されよう)。 パターンセルは、4つの可能な値を取ることができ、従って配列の要素値をエン コードするのに4色が使用される。セル境界情報、セル相互関係情報、及びパタ ーン方位情報は全て、図8のパターンの分離帯23.24と同じ態様で白及び黒 の分離帯26.27により提供される(パターンは2方位可能なので、水平方位 と垂直方位とを識別することができるだけでよい)。全部で、図12のパターン には6色が使用される。セル相互関係情報に関しては、水平、垂直、及び対角方 向の各遷移を識別することは可能であるが、単一画素検知ヘッド16では、検出 された遷移の方向を確認することは不可能である。しかし、検知ヘッドの移動方 向が不変のままであるということに基づいて進めるのが実際的である。この仮定 は反転方向の場合にのみ不正となり、このような事象は、結果が期待パターンと 合わないことにより迅速に検出することができる。多数セル視界を有する検知ヘ ッドを使用する場合には、必要な全ての移動方向情報は、検知された画像から導 出することができる。 図13は、図12と同様に、2つの方位可能(可逆)2進数列に基づく配列の絶 対値エンコードにより生成されるパターンを示すものである。しかし、この場合 、その数列は、図11Bに示す態様で配列へと組み合わされており、これにより 、各セルは可能な2つの値だけを備えている(事実、図13は図11Bに示す数 列をエンコードしたものである)。図13の例では、セル境界の問題は、カラー 正方形21を異なる色の背景上で使用することにより取り組まれている(図7を 参照)。 その結果として、セル値を表すのに、可能な2進僅に1つづつ、2つの色しか必 要なくなる。背景は別の2色で表され、即ち、奇数パターン行のセルが第1の背 景色28を備え、偶数パターン行のセルが第2の背景色29を備える。その結果 として、カラー正方形21は、成る限られたセル相互関係情報の他にどの行が2 つの根底にある可逆数列のどちらと関連しているかを示すのに充分な方位情報を 提供する縞状の背景に対して現われる。 Ap軸の数列とBp軸の数列を配列へと組み合わせる図11Bの構成では、交互 の各行には、Bp軸の数列の同一要素を表すセルが入っている。 同様ニ、図13のパターンの交互の各行には、Bp軸の数列の同一要素を表すカ ラー正方形21が入っている。その結果として、同じBp軸の数列の行にカラー 正方形21を共に走らせることにより、図13のパターンを修正することができ る。事実、余分な色を1つ使用することの代償として、Bp軸の数列の要素値を 表わすのに使用されている各行は、その表わされている要素の値の2進値に応じ て2つの一義的な色の一方で完全に着色されることにより、そのように実施可能 である(これらの色は、Ap軸の数列に関する要素値を表わすのに使用されるも のとは異なる)。この場合、カラー正方形21は、Bp軸の数列を表わすのには もはや使用されない。更に、Ap軸の数列を表わすのに使用されるカラー正方形 21は、今度はBp軸に平行に隣接行の縁部まで延ばすことができる。これは、 それらの行がAp軸の数列の正方形21とは異なる色のものであることを保証す ることができるからである。しかし、Ap軸の数列の正方形21をAp軸に平行 な方向に分離する背景帯は、隣接セル間を確実に区別するよう維持されている。 従って、この図13のパターンの修正形態では、セル境界検出の問題は、Ap軸 の数列の行に沿って移動する際には図6の手法により、また行間を移動する際に は図7の手法により取り扱われる。 遷移エンコードを使用した数列のエンコードパターン20が、一方(ここでは水 平方向の数列)が水平パターン軸Apに沿った位置決定用のもの、他方(垂直方 向の数列)が垂直パターン軸Bpに沿った位置決定用のものである2つの根底に ある直交ウィンドウ数列に直接基くものである場合には、遷移エンコード機構を 用いて数列値をエンコードするのが好適である。更に詳細には、パターン内のセ ル間水平遷移中のセル値の変化を使用して水平数列の要素値をエンコードし、一 方、セル間垂直遷移中のセル値の変化を使用して垂直数列の要素値をエンコード する。遷移エンコード機構は、実用的な重要性を呈するものであるので、このよ うな機構の一般的な検討を以下に示し、その後にエンコードの3つの例を考察す ることとする。この検討は、分離帯のある機構及び分離帯の無い機構の双方を包 含している。分離帯(または略して単に「分離体」)が設けられている場合には 、セル相互関係情報またはパターン方位情報を伝えるための分離体のカラーコー ド化は、遷移を基礎とするのではなく、絶対値に基いて行われる。分離体を使用 しない機構を「無分離体」機構と称す。水平方向の遷移のみまたは垂直方向の遷 移のみが分離体によりマークされる機構を「1分離体」機構と称す。 水平方向及び垂直方向の両遷移が、それぞれ、着色された分離体によりマークさ れる機構を「2分離体」機構と称す(垂直及び水平方向の両遷移をマークするの に単一色の分離体を使用する機構は考えない)。 以下の説明では、第1の2進ウィンドウ数列(X数列)は水平パターン軸Apに 平行に走ってエンコードされ、第2の2進ウィンドウ数列(Y数列)は垂直パタ 7ン軸Bpに平行に走ってエンコードされるものとする。 水平方向(軸^pの正方向)の遷移が関数り、、hiにより与えられ、垂直方向 (軸Bpの正方向)の遷移が関数VO,V、により与えられるものとする(添字 「0」及びrlJは、エンコードされるXまたはY数列要素の値を指す)。これ は、現在のセルが色Cで着色されている場合に、水平方向の次のセルは対応する 数列要素の値に従って色he(c)またはり、 (c)で着色されるということ を意味する。゛これら関数に関する条件は、結果として得られるパターンが、要 素値情報をエンコードしなければならず、また、パターンセルを(分離体が存在 しない場合には隣接セル間の色変化により)描写しなければならず、更に、適切 なセル相互関係情報及びパターン方位情報の回復を可能にすることがテキなけれ ばならない、ということである。セル相互関係情報及びパターン方位情報に関し ては、回復可能でなければならない最少量の情報が、水平及び垂直方向の移動を 区別し識別することを可能にするものとなるように取られるものとする。更に別 の条件は、エンコードが適切に規定されていなければならない(即ち、パターン を横切ってどんな経路が取られようとも、エンコード関数の適用により、あらゆ る所与の目的セルについて一貫したエンコードが生成される)ということである 。 これらの条件だけで、成る形式のエンコード機構に必要な色の最少数について成 る結論が得られることになる。従って、エンコードを適切に規定するためには、 h、(v、(c))=v、(h、(c)) (全ての色Xについて。i、jE( 0,1))となり、そうでない場合には、Cで着色されたセルに対角方向に隣接 するセルの色を決定する際に矛盾が存在することになる。更に、デコードを可能 にするためには、ha(C)とh + (c)とを、及び、Vo(c)とVl( c)とを区別することができなければならない。換言すれば、h、(c)≠t+ +(c) (全ての色Cについて)v、(c)≠v、(c) (全ての色Cにつ いて)となる。分離体が存在しなければ、同じ色で着色された隣接セルが存在し てはならず(ここで「隣接」とは垂直または水平方向の隣接であり、対角方向の 隣接ではない)、及び、水平移動は、セルの色により垂直移動から区別されなけ ればならない。即ち、c、 he(c>、 b、(c)、 Vo(c)、 v、 (c)は全て各色C毎に異ならなければならない。 一組の分離体しか存在しない場合には、c、ho(c)、h+(c)は全て各色 C毎に異ならなければならず、または、c、v。(C)、V、(C)は全て各色 C毎に異ならなければならない。 2組の分離体が設けられている場合には、隣接セルは勿論同じ色と・分離体が存 在しない場合、少なくとも5色が必要となる。 ・−組だけ分離体が存在する場合、少なくとも4色が必要となる。 ・2組の分離体が存在する場合、少なくとも4色が必要となる。 上記説明では、水平及び垂直方向の遷移のみを考慮した。対角方向の遷移が許容 される場合、そのような移動が行われる際には、X数列、Y数列の各数列に1つ ずつ決定されるべき2ビツトの情報が存在し、以下ではそのそれぞれをXビット 及びYビットと称す。使用されるエンコード機構に応じて可能な幾つかのレベル の情報が存在する。従って、対角方向の移動が行われたと言うことだけは可能で あり、また、Xビット及びYビットが等しい(または等しくない)ということ、 またはXビット及びYビットの両方の値が何であるかさえ言うことが可能であり 、他の可能性は、Xビット及びYビットが等しいという情報または両ビットの値 を確認することが可能であるということである。 関数h1及びV、に基づき、以下の組の色は、色Cで着色されたセルから対角方 向の移動を発生させることができる。 ((ho(vo(c))、 ho(Vl (c))、 t++ (vo(c)) 、 h+ (v+ (c)) )ho(v+(c))≠h、(v+(c))及び り、(vo(c))≠h、(v、(c))であるので、上記の組は少なくとも2 つの要素を有するということに留意されたい。 この組の大きさは、対角移動が行われたことを知った際に得られる情報量を決定 する。この組の大きさがrに等しい場合、エンコード機構はr対角であると言わ れる(ただしr=2. 3. 4)。対角移動の検出に関する問題は、分離体の 数に応じて異なる。2組の分離体が存在する場合には、対角移動は分離体により 自動的に検出される。他の極端な場合で、分離体が存在しない場合には、対角値 は、水平値または垂直値と同じであってはならない。換言すれば、各色C毎に次 の条件が満たされなければならない。 ☆
【数1】 一組の分離体く例えば垂直方向にセルを分離するもの)が存在する場合、分離体 との交差は、垂直または対角方向の移動が発生したことを示す。従って、1つの 分離体機構について、次の条件が各色C毎に満たされなければならない。 (vo(c)、 Vl (c)) n (ho(vo(c))、 ha(Vl  (c))、 t++ (vo(c))、 J(Vl (c)j ) =φ 対角遷移の考察の結果として得られた上述の別の条件は、次のことを意味する。 ・分離体が存在しない場合には、以下の数の色が必要である。即ち、2対角エン コードの場合は8.3対角エンコードの場合は8.4対角エンコードの場合は9 である。 ・−組だけ分離体が存在する場合には、以下の数の色が必要である。 即ち、2対角エンコードの場合は5.3対角エンコードの場合は6.4対角エン コードの場合は7である。 ・2組の分離体が存在する場合には、以下の数の色が必要である。 即ち、2対角エンコードの場合は4.3対角エンコードの場合は5.4対角エン コードの場合は6である。 対角遷移が許容される場合には、4対角特性を提供する機構が好適である。これ は、その機構によりXビット及びYビット情報の回復が容易になるからである。 エンコード機能に課せられる前述の条件は、完全なセル相互関係情報またはパタ ーン方位情報が回復可能であることを保証はしない。 矛盾が検出されるまで移動方向が不変のままであると仮定することは通常は適切 であるが、これはなお1方位可能数列(de Bruijin数列及びPRBS )に関する方位情報の欠点を残している。更に、方位可能数列及び相補的方位可 能数列の双方に関しては、2方位可能特性を与えるために更に別の条件をエンコ ード関数に課さねばならない。 4つの形式の数列に関するそれらの更に別の要件を以下で考察する。 例えば、X数列をエンコードする水平方向を考えた場合、色Cの所与のセルから の可能な遷移は、he(c)、 ht(c)、 ha−’(c)、 ht−’( c)のみである(上添字「−1」は逆遷移を示す)。そこで、エンコード遷移に 課すべき条件は、以下の通りとなる。 de Bruijin数列 ・・・完全な方位情報を与えるために、ha(c) 、 ht(c)。 he−’(c)+ To−’(c)は全て異なる。 PRBS ・・・完全な方位情報を与えるために、ha(c)=ho−’(c)  ; t++(c)≠h + −’ (c)となる(この場合、どのウィンドウ 数列も「1」を含み、この「l」をエンコードすることにより、読み取り時に方 向情報が与えられる)。 方位可能数列 ・・・2方位可能特性を与えるために、he(c)=ho−’( c) ; ht(c)=hl−’(c)となる。 相補的方位可能 ・・・2方位可能特性を与えるために、de Bruijin 数列のエンコードに課せられる上記条件は、完全なセル相互関係情報及びパター ン方位情報を提供し、移動方向に関する仮定が必要でなくなるようにする。しか し、上述の条件を満足する機構は、かなりな数の色を必要とする。 エンコード関数により満たされることを一般的に必要とする条件を考えてきたが 、そのような関数の2つの形式を以下に例として示す。更に詳細には、以下の2 つの形式の関数が使用可能であることが分かっている。 「モジュロN加算」 ha(c)=c+a(modN)、 ht(c)=c−a(modN)。 vo(c)=c+b(modN)、 v+(c)=c−b(modN)。 ここで、a、b≠O 「ビット式排他的0RJ ho(c)=c、XOR,a ; ht(c)=c、XOR,bva(c)=c 、XOR,d ; v、(c)=c、XOR,eここで、a、 b、 d、 e ≠0゜ a≠b及びdf−e 第1の例 図14 分離体無し、5色エンコード ha(c)=c+ 1(rnod5) ; ht(c)=c −1(mod5) vo(c) = c+ 2(mod5) ; V+ (c) = c −2(m od5)対角特性無し、 相補的方位可能数列に適する このエンコード機構は、これが5色しか使用せず且つ分離体が無いという意味で 、最も簡単なパターンを生成する。しかし、この機構は、対角特性を有さないの で、対角遷移が発生しないかまたは頻繁には発生しないという状況にのみ適する ものである。図14Aは、その機構に関するエンコード表を示すもので、水平の 行の各々は、各エンコード関数を成る特定の色(考えられる5つの色を符号C1 〜C5で示す)に適用した結果を示している。図14Bは、エンコード機構を適 用して同図に示すX数列及びY数列の各部をエンコードすることにより生成され たパターンの一部を示すものである。図14cは、古いセルの色及び新しいセル の色を示すデコード表であり、1つの遷移をXビットまたはYビットにデコード し、同表に示すビット値の後にはXまたはYが続き、それが属する数列が示され ている。 第2の例 図15 2つの分離体、6色エンコードha(c)=c ; h、(c)=c、 XOR,]va(c)=c ; v、(c)=c、XOR,24対角特性 方位可能数列に適する。 このエンコード機構は、4対角エンコードに関して最小数の色を実現し、これを 2方位可能数列をエンコードするのに使用した際には、かなりの実用的有用性を 有するパターンを生成する(たとえ完全なセル相互関係が提供されなくても、移 動方向が他に明らかにされるまで一定のままであるという仮定を行う必要がある )。6色のうち、2色は分離体用に使用され(1色は垂直に移動する際に交差す る分離体用で、もう1色は水平に移動する際に交差する分離体用である)、残り の4色が数列要素値情報の伝達に使用される。図15^は、その機構に関するエ ンコード表を示すもので、要素値情報を伝えるのに使用される4色は、それぞれ 2進(iioo、 01.10. llヲ有すルC1,C2,C3,C4で示さ れている。図15Bは、前記エンコード機構を使用して同図に示すX数列及びY 数列の各部をエンコードすることで得られたパターン部分を示すものである(図 15Bでは分離体が示されていないことが理解されよう(パターンの実際の形は 図12に示すものと同様で、色Cl−C4がカラー正方形21の色である)。図 15cは、前記機構によりエンコードされたパターンから読みとられた色遷移か らXビット値及びYビット値を導出するためのデコード表を示す。このデコード 表は、3つの部分「水平」、「垂直」、及び「対角」に分けられ、特定の遷移に 関連する部分は、遷移の途中で交差した1つ(又は複数)の分離体の色により判 定される検知ヘッドの移動の方向によって決まる。対角遷移は、勿論、Xビット 値及びYビット値の双方を発生させるが、水平遷移及び垂直遷移はそれぞれXビ ット及びYビットのみを発生させる。 第3の例 図16 分離体無し、8色エンコード ha(c)=c、 XOR,4; ht(c)=c、 XOR,2va(C)  = c、 XOR,夏 : v+ (c) = c、 XOR,72対角特性 方位可能数列に適する。 このエンコード機構では、2礁値(000)〜(111)をそれぞれ有する8つ の色Cl−C8が使用される。図16Aは、その機構に関するエンコード表を示 す。図16B、その機構によりエンコードされたパターンの部分を示し、図16 Cは部分デコード表を示す(表の未記入のボ1.クスは対角遷移を示すが、エン コード機構が2対角特性しか有さないため、Xビット値及びYビット値を直ちに 導出することは出来な(1)。 更に別の例 方位可能でも相補的方位可能でもない数列を使用するのは好適ではないが、完全 を期すため、de Bruijin数列及びPRBSのための適切なエンコード 関数は、 deBruijin: ho(c)=c+1(mod5);t++(c)=c+ 2(mod5)PRBS : vo(c)=c(mod3);v+(c)=c+ l(mod3)これらの関数は、勿論、1次元のみに適用され、特定の数列のた めの完全なセル相互関係情報を得るために以前に与えられた条件を満たす関数の 利用可能性を示すのに単に役立つだけである。 パターン検知及び位置決定 ゛ センサ比部分パターン画像処理装置12、及び位置決定装置13の一般的な 機能については既に説明した。 上述のパターンの場合、部分パターン画像処理装置12から位置決定装置13に 伝えられた部分パターンデータは、一般に、検知されIこ部分パターンの根底に ある部分配列/部分数列を表す2進データという形態をしており、その部分パタ ーンの方位は、前記部分配列/部分数列の位置がパターン中で一義的に決定する ことが出来る方位である。 上記のように、位置決定は、突き合わせプロセスにより、まIこ、部分パターン データをパターン位置に関係付ける索引を使用することにより、また、計算によ り行うことが出来る。計算による位置決定は、特に、大きな配列及び数列に関し て、速度と費用との間の良好な妥協を提供する。ウィンドウパターンが2つのP RBSの組み合わせに基づくものである場合には、検知されたウィンドウ長部分 数列の各々の位置を、添付資料Cに開示する方法を実施する計算機を使用するこ とにより、その個々のPRBS内で決定することができる。ウィンドウパターン が疑似ランダム配列に基づくものである場合には、添付資料りに開示の方法を実 施する計算機を使用することにより、位置決定を行うことができる。 上述のように、スタイラス11の位置の初期決定に続き、位置決定装置13は、 スタイラスにより検知されたパターンの変化を利用してその検知パターンの変化 により示される位置の増分変化に基づいて更新位置を提供するように、その動作 モードを変更するように構成することが出来る。このモード中の動作は、スタイ ラスの移動方向に正しくアクセス可能な装置によって決まる。代わりに、その装 置は、検知されたパターン要素と記憶されているパターンにより予測されるもの との間の不一致がそうでない場合を示すまで、移動方向が不変であると仮定する ことにより動作することができ、その後、この装置は位置回復動作を行う。後続 の位置変化が蓄積されるにつれて徐々に増加する位置誤差を発生させる増分変化 を検出する際の誤差を回避するために、絶対位置決定を適切な間隔で行うことが できる。勿論、スタイラス11がパターンから引き上げられて異なる位置に再配 置される際には絶対値決定を必ず行うべきである。スタイラスの引き上げは、適 当なセンサにより、また単に検知ヘッド16でパターン画像の消失を認識するこ とにより、容易に検出することがここで、単一画素検知ヘッド16を用いて2つ の方位可能2進数列をエンコードする2分離体/6色パターン20のパターン特 徴を検出すると共に初期の絶対値決定に続いて増分位置更新を利用する位置検知 装置のプロセッサを基礎とした実施例の更に詳細な説明を図17ないし図30を 参照して説明することとする。図17の装置により行われる低レベル処理では成 る違い(後に説明する)を有するが、この装置は、数列値が絶対項でエンコード される図12の形態のノくターンと、数列値が遷移によりエンコードされる図1 5の形態のパターンとの両者に使用することができる。 ゛図17の装置に関する以下の説明では、パターンにエンコードされる2つの方 位可能2進数列をX数列(水平座標方向Apの位置情報を与えるもの)及びY数 列(垂直座標方向Bpの位置情報を与えるもの)と称する。 図17の装置は、(図12または図15の形態の)パターン20と、単一画素検 知ヘッド16と、連続的に横切られるXビット及びYビットの値を示す出力を生 成する低レベルハードウェア50と、低レベルハ−ドウェア50の出力の高レベ ル処理を行ってパターン20上の検知へ・ソド16の動きを追跡するプロセッサ 副装置51とから構成される。 低レベルハードウェア50を図18に機能ブロック図で示す。このハードウェア 50は、検知ヘッド16により検知された色を表す出力を生成するよう動作する 光電子装置ブロック80と、X及びYビット値と分離帯の存在とを示す4ビツト コードをバス81上へ出力する色翻訳器311と、低レベルハードウェア50の 動作を制御する制御状態機械82と、検知ヘッド16により検知されたカラー正 方形21のX及びYビット値を保持するラッチ85と、ヘッド16により以前に 横断された分離帯26.27に関するデータを格納する分離帯メモリ84と、割 り込みを生成して、高レベルプロセッサ副装置51が割り込み生成器83により 生成された最後の割り込みに対する処理を終了したことをその高レベルプロセッ サ副装置51が低レベルハードウェア50に示すようにする、割り込み生成器8 3とから構成されている。 光電子装置ブロック80を図19に更に詳細に示す。図12及び図15の両パタ ーンは6色(ここではCl−C6と称す)を使用し、これらの色Cl−C4の内 の4色は、X、Yの値の対を表すカラー正方形21に使用され、2つの色C5, C6は、正方形を分離させる分離帯26.27(分離体)に使用される。この実 施例では、パターン20中で検出されるべき6つの異なる色Cl−C6は、それ ぞれ、波長X++Xx+Xs (これらの波長は一般に、赤外線を含め、可視ま たは近可視スペクトル中にあることが理解されよう)の3つの異なる単色から構 成される。更に詳細に述べれば、パターン色のうちの3つは、前記単色のそれぞ れの個別の1つに対応するが、他の3つのパターン色は、個々の単色を対にした もの、即ち(xt、xt)、 (xt、 xa)、 (xz+ xs)にそれぞ れ対応する。パターン要素が特定の色で表される場合、この要素は、対象となる パターン色の各単色成分色に対応する波長を有する要素上への入射光を反射する ように働く。従って、パターン要素の色を決定するシこ(ま、単に、その要素を 3つの全ての単色により照明し、反射した放射線を解析して、どの単色または色 の対がパターン要素から充分を二反射されたかを決定するだけでよい。 従って、図19において、駆動電子装置300により給電される3つの単色光源 T1.T1.Tsは、それぞれ、波長X I r X 2 * X 8の光信号 を、l<ターン20を照明するために、光ファイバ301.302.303にそ れぞれ入射させるよう構成されている。ファイバ301.302.303は、反 射放射線ファイバ304.305.306と共に、静止した光電子装置プロ・ツ ク80力Aらプローブ11まで延びる可撓性束307へと形成されている。それ らのファイノ<(マ、結像レンズに隣接して終端し、その結像レンズと共に検知 ヘッド16を構成している。これらのファイバは1つに結合可能なものである。 ファイバ304.305.306は、パターンから反射された放射線を拾〇上げ 、その放射線をそれぞれのフィルタF+、Ft、Fsを介してそれぞれのフォト ダイオード308に伝え、そこで濾波された放射線力(検出される。 図20は、フィルタF+、Fz、Fxの透過率を、波長の関数として、光源T1 ゜T、、 T、により伝送される放射の包絡線と共に示すものである。同図力1 ら分かるように、フィルタF1は光源T、からの光を通過させ、フィルりF、は 光源T、からの光を通過させ、フィルタF、は光源T8からの光を通過させる。 フォトダイオードの信号は、信号調整回路309において増幅され、レベル検出 されて、反射された放射線中に波長成分X + + X t r X s力(存 在するか存在しないかを示す3つの単色出力信号を生成する。 これらの出力信号は色決定回路310へ伝送される。この色決定回路310は、 色成分をパターン20の6色C1〜C6のうちの対応する1つに変換し、その回 路310の6つの出力のうちの適当な1つを付勢する働きをするものである。こ れら出力は、光電子装置回路80の出力を形成し、このとき、現在検知されてい る色を表す出力は論理「l」レベル、その他の出力は論理「0」レベルとなる。 光電子装置80は、図19及び図20を参照して説明したものとは異なる多様な 方法で構成することができることが理解されよう。従って、例えば、更に大きな 瞬時パワーレベルを達成することが可能となるように単色光源T、、T、、T、 をパルス化し、及び/又は変調し、及び同期的に検出して、ノイズに対する免疫 性を改善することができる。 この場合も、3つの別々の単色光源T、、T、、T、を広帯域光源(「白色光」 源)で置き換えることができる。この場合には、6つのパターン色を、パターン 色を有する個々の単一波長により表し、次いで、6つのフィルタ及び光検出器か らなる構成により直接検出することも可能である(勿論、隣接する色を充分確実 に識別できるよう注意を払う必要はある)。更に、光源及び検出器を全て、プロ ーブ11と、検出信号を低レベルハードウェア50の残りの部分に伝えるよう設 けられた適当なコードレスリンク(例えば、ラジオリンク)とにパッケージする ことができる。 ここで図18の考察に戻る。光電子装置の6つの色出力は、4ビツトコードをラ イン上に生成する色翻訳器3]1に供給される。ライン81に出力される4ビツ トコードの各ビットBO〜B3は特定の意味を有するものである。更に詳細に説 明すれば、BO・・・ヘッド16がカラー正方形21上(この場合、BO−rO J)と分離帯26.27上(この場合、BO−m)との何れにあるかを示す。 Bl・・・ヘッド16により検知された分離帯の同一性を示す。分離帯26(X 数列に沿った移動により横断されるもの)との遭遇時には値rOJを有し、分離 帯27(Y数列に沿った移動により横断されるもの)との遭遇時には値「I」を 有する(Blの値はBO=rlJの場合にのみ有効となることが理解されよう) 。 B2・・・ヘッド16により検知されたカラー正方形21またはカラー正方形2 1への遷移により表されるX数列ビット値「0」または「l」を示す(B2の値 はBO=rOJの場合にのみ有効となる)。 B3・・・ヘッド16により検知されたカラー正方形またはカラー正方形への遷 移により表されるY数列ビット値(「0」または「l」)を示す(B3の値はB O−rOJの場合にのみ有効となる)。 色翻訳器311の形態は、パターン20が図12の形態のものであるか図15の 形態のものであるかによって決まる。パターンが図12の形態のものであって、 色Cl−C4の各々が1つのXビット及び1つのYビットを直接エンコードする ものである場合には、色翻訳器は、各色C1〜C6を図21に示す表87に従っ てビットBO〜B3に対する対応する1組の値に変換する単純なデコードマトリ クスの形態を取ることができる。また、パターンが図15の形態のものであって 、色Cl−C4が、X及びY数列要素値の遷移エンコードを実施するのに使用さ れる場合には、色翻訳器311の適切な形態は、図22に示すようになる。 色翻訳器311の図22の形態では、分離帯の色C5,C6は、出力ビットBO ,Blを生成するのに使用される。更に詳細に述べれば、色C5,C6について の色信号ラインは両方ともORゲート320へ供給される。このORゲート32 0の出力は、ビットBO(検知ヘッドが分離帯上にある場合には論理「0」、そ の他の場合には「0」)を提供する。色C6についての色信号ライン上の信号は 、ピッ1−Blを直接提供する。カラー正方形の色Cl−C4に関しては、1つ の(又は複数の)分離帯を横断して遷移する前後に検知ヘッド16により検知さ れた色の「旧」及び「新」の指示が、個々の記憶部322.321に保持される 。再記憶部は、検知ヘッドが新しいカラー正方形上の位置に移動した際に、その 正方形の色が記憶部321に格納され、また、その記憶部に以前から保持されて いる色が記憶部322に転送されるように、ビットBOの「l」から「0」への 遷移で記憶が行われる。次いで、記憶部321.322に保持される色は、デコ ードマトリクス323を駆動してビットB2. B3を供給するのに使用される 。デコードマトリクス323は、図I5Cのデコード表の「対角」部分を実施す る。勿論、検知ヘッド16により行われる遷移の必らずしも全てが対角遷移では ないが、デコード表の「対角」部分のみを使用することは可能である。これは、 その対角部分に含まれるXビット及びYビット情報が「水平」部分及び「垂直」 部分と一貫しており、Xビット、Yビット1.または両方の何れを取るべきかの 選択が、ビットBO,Blを参照することにより続いて行うことができるからで ある。 色翻訳器311により出力されるコードの分離帯関連ビットBO,Blは、バス 81を介して分離帯記憶装置84へ供給される。この装置84には、2つの2ビ ット記憶ラシチ91,92(図18ではそれぞれ符号rLZJ、 rPZJで示 す)が設けられており、これらは共に、X及び/又はYビット値の副装置51へ の連続的な割り込み開始転送の各々に続き、以下で説明する態様で「00」にリ セットされる。各々のリセットに続き、検知ヘッド16がパターン20を横断し て移動して1つ以上の分離帯26.27に遭遇する際に、検知へラド16により 横断された最後の分離帯(last zone:rLZJ)の同一性を格納する のにLZクラッチ1が使用され、検知ヘッド16により横断された最後であるが 1つの分離帯(即ち最後から2番目の分離帯(Henultimate 、4o ne:rPZJ) )の同一性をPZクラッチ2が格納する。この目的のため、 装置84には更に分離帯比較器89及びラッチ制御装置90が設けられている。 分離帯比較器89は、BO=「l」の場合(即ち、ヘッド16が分離帯26.2 7上にある場合)にイネーブルになり、この状態では、バス81上に生成された 一対のビットBO。 Blの現在の値をLZクラッチ1に格納されている値と比較するよう動作する。 これらの値が同じであれば、比較器の出力は低レベルのままとなる(これは比較 器がイネーブルでない場合の状態でもある)。 また、比較した値が異なる場合には、比較器の出力は高レベルになり、この遷移 により、ラッチ制御装置90が、先ずLZクラッチ1の内容をPzラッチ92に 記憶させ、次いでビットBO,Blの現在値をLZクラッチ1に記憶させる。 従って、ラッチ91.92のリセットに続く分離帯記憶装置84の挙動は以下の とおりである。最初、LZクラッチ1及びPzラッチ92は共にrooJを保持 している。この状態は、検知ヘッド16が分離帯26.27を横断するまで変ら ない。この時点で、比較器89がイネーブルになり、ビット対BO,Blの値が LZクラッチ1の内容と不可避的に異なるので、ラッチ制御装置90がトリガさ れてBO,Blの現在値がラッチ91に格納される。 LZ、 PZラッチの内容はその後、ラッチ91.92がリセットされるが、ま たは、ビットBO,Blが以前にLZクラッチ1に格納されたことに関係する分 離帯の同一性とは異なる同一性(ビットBlで示すようなもの)を有する分離帯 を検知ヘッド16が横断しない限り、及びその分離帯を横断するまで、不変のま まとなる。この後者の場合には、分離帯比較器89が、ラッチ制御装置をトリガ して、LZクラッチ1の内容をPZクラッチ2に格納させ、またBO,Blの新 しい現在値をLZクラッチ1に格納させる。 分離帯記憶装置84は、以前に格納された分離帯と同じ同一性を有する分離帯の 2度目の発生は登録しないということが理解されよう。 その理由は、そのような2度目の発生は、事実上、見掛は上の2度目の発生を一 般に全て無視できるようにラッチ91.92がリセットされる前に生じるべきで ないからである。 LZクラッチ1に格納されているBO,Blビット対の値は、信号LZとして出 力され、同様に、PZクラッチ2に格納されているBO,Blビット対の値は、 信号PZとして出力される。 制御状態機械82は、図18で状態機械82を表すボックス中に示す状態遷移図 により示される態様で、相互に関連する4つの状態(アイドル、ラッチ、■イネ ーブル、リセット)を有する。それらの状態間で遷移を発生させる条件を、各状 態を結ぶ円弧上に示し、これらの条件及び各状態に関連する動作を以下で説明す る。 アイドル状態 ・・・リセット状態に入ってがらlクロツタ後にそのリセット状 態から入る(アイドル及びリセット状態を結ぶ円弧上に「l」で示す)。この状 態に関連する動作は無い。 ラッチ状態 ・・・BO= rOJである(即ち、検知ヘッド16がカラー正方 形21上にある)と同時に、LZクラッチ内容が「00」以外である場合に、ア イドル状態から入る。 この状態に入ると、信号rLATC旧が状態機械から出力されてビットB2.  B3の値が2セルラツチ85にラッチされる(ビットB2はXビット値、ビット B3はYビット値である)。ラッチは実際には、B2. B3が確実に静定する のに充分なわずかな遅延の後に生じる。 ■イネーブル状態・・・ラッチ状態に入ってから1クロツクパルス後にそのラッ チ状態から入る。この状態に入ると、信号rlNT ENABLEJが状態機械 82から出力され、これにより、割り込み生成器83が、ラッチ85に保持され ているビット値の一方または双方の、プロセッサ副装置51への転送を開始する ことが可能となる。 リセット状態 ・・・フラグレジスタ86の値FLAGが「1」に等しい場合( 即ち、プロセッサ副装置51へのビット値の転送の終了に続き)■イネーブル状 態がら入る。 この状態に入ると、信号rREsETJが状態機械がら出力されて、LZクラッ チ1及びPZクラッチ2がリセットされ、新しい動作サイクルに対するX/Yラ ッチ85及びフラグレジスタ86の準備が整う。 従って、状態機械82は、LZクラッチ最後のリセットに続き、即ち、状態機械 の最後の動作サイクルに続いて、検知ヘッド16が分離帯26゜27と交差した 後にカラー正方形21に遭遇した際には必ず、アイドル状態から、ラッチ、■イ ネーブル、リセットの各状態を経てアイドル状態に戻る1動作サイクルを実行す る。1動作サイクルの実行中に、状態機械82が、X及び/又はY数列のビット 値のプロセッサ副装置51への転送を達成し、次いで低レベルハードウェアの設 定ヲ行って新しいX及び/又はYビットを認識する。 割り込み生成器83は、Xビット、Yビットまたは双方をプロセッサ副装置51 に転送すべきか否かを判定し、状態機械82がらの信号INT ENABLEに よりイネーブルとなった際に、3つの割り込みの内の適切な1つを表明すること により、その転送を開始する。割り込み生成器83は、X及び/又はYビットを 信号LZ、 PZの値に応じて転送すべきか否かを判定するデコード論理回路の 周りに構成され、その判定は、図18で割り込み生成器83を表すボックス中に 示されている真理値表88に従うものである。この真理値表88では、LZ、  PZの値は2進値を並べた対として示されており、その最初の値はBOの格納値 に相当し、第2の値はB1の格納値に相当する。信号LZ、 PZは値「01」 を取ることができないので、その値に対応する真理値表88の項目は削除されて いる。更に、LZ=r00Jに対応する項目はr N、 A、 J(no ac tion)と示されており、これは、割り込み生成器が状態機械82によりイネ ーブルとなって割り込みを生成することができないそのような状況ではビット転 送は起こり得ないからである。状態機械82はLZが「00」から変わるまでそ のアイドル状態に保持される。しかし、PZ=rOOJ及びI、Z=rlOJの 場合には、ラッチ85に保持されているXビット値(Yビット値ではない)は転 送されるべきである。これは、最後の転送が、ヘッド16がX数列に沿って移動 することにより新しいXビット値(新しいYビット値ではない)が利用可能とな ったことを示すものであるため、LZ、 PZ倍信号、分離帯だけが横断したこ とを示すからである。 同様に、PZ=rOOJ及びLZ=rllJの場合には、ラッチ85に保持され ているYビット値(Xビット値ではない)は転送されるべきである(LZ倍信号 びPz倍信号、最後の転送以来、Y数列の横断を示す分離帯のみに遭遇したこと を示す)。LZ及びPZの両者のBOビットが「0」に等しい(最後の転送以来 、X数列及びY数列の双方に沿った移動を示す分離帯に遭遇したことを意味する )場合には、ラッチ85中のXビット及びYビットを共に転送すべきである。 割り込み生成器が状態機械82からの信号rINT ENABLEJによりイネ ーブルになると、割り込み生成器83は、真理値表88により示される3つの割 り込みの内の1つを表明する。従って、Xビット値だけをラッチ85から転送し ようとする場合には、割り込みrTake−XJが表明される。Yビット値だけ をラッチ85から転送しようとする場合には、割り込みrTake−YJが表明 される。X値及びY値を共に転送しようとする場合には、割り込みrTake− BothJが表明される。 次に、低レベルハードウェア50の全挙動の2つの例を、図12のパターンにつ いて、同図に示す2つの検知ヘッド移動トラックA、Bを参照して説明する。 第1に、それぞれ「l」、「0」のX及びY数列ビット値を表す色を有する最初 の正方形21^からのトラックAに沿ったヘッド16の移動を考える(図21の 表87の03を参照)。トラックAはAp軸に平行であり、即ち、X数列だけに 沿っていることがわかる。制御状態機械84が丁度1動作サイクルを終了して、 ラッチ91.92.85及びフラグレジスタ86が全てリセット状態になってい ると仮定すると、色翻訳器311からバス81上に出力されるコード値ro01 0Jは動作を発生させず、状態機械82は、LZが「00」から変化することを 必要とするアイドル状態にあり、分離帯メモリはディセーブルとなって分離帯の 横断に待機する。検知ヘッド16がトラックAに沿って移動する際、そのヘッド はX数列の分離帯26A(色C5)に遭遇して色翻訳器311にコード値rlo 00Jを出力させる。その結果、分離帯メモリ84が起動されて、コード(rl OJ)のビットBO,BlはLZラッチ9Iにラッチされる(PZラッチPzは 「00」を保持し続ける)。状態機械82はアイドル状態のままとなる。次いで 、検知へラドI6は、それぞれrOJ、 rOJのX及びY数列ビット値を表す 色(色C1)を有するカラー正方形21Bに遭遇する。その結果、色翻訳器31 1がコード値ro000Jをバス81上に出力する。この場合、LZが「10」 に等しいので、コード値roooOJがバス81上に出力されると、状態機械8 2がそのアイドル状態から先ずそのラッチ状態に移ってX及びYビット値(「0 」及び「0」)をX/Yラッチ85にラッチし、次いでIイネーブル状態に移っ て割り込み生成器83をイネーブルにする。LZ、 PZがそれぞれ値rlOJ 、r00Jを有する場合、割り込み生成器83は、rTake−XJ割り込みを 表明して、新しいXビット値が利用可能であって取り出すべきであることをプロ セッサ副装置に告げる。副装置51は、Xビット値をラッチ85から取り出した 後、FLAG=mを設定し、これにより、状態機械82をそのリセット状態に遷 移させ、要素85.86.旧、92をリセットした後にアイドル状態に遷移させ る。 次に、状態機械82がアイドル状態への戻る途中で要素95.86.91.92 がその状態機械82により丁度リセットされている状態で正方形21^からトラ ックBに沿って動くヘッド16の移動を考える。低レベルノド−ドウエアの動作 は、検知ヘッドが正方形21Aから移動してX数列の分離帯26Aを横断する際 には上述のように進行する。従って、値「lO」はLZクラッチ1に格納される ことになり、一方、PZクラッチ2は「00」を保持し、状態機械はアイドル状 態のままとなる。しかし、次いで、検知ヘッド16は、トラックBに沿って移動 する際に、新しいカラー正方形に遭遇する(これは上述のように転送動作をトリ ガしたことになる)代わりに、Y数列の分離帯27A(色C6)に遭遇する。こ れにより、色翻訳器がコード値rl100Jをバス81上に出力し、これにより 、分離帯メモリがLZクラッチ1の内容(rlOJ)をPZクラッチ2に転送し 、バス81のBO,Blの値(rllJ)がLZクラッチ1に格納される。やが て、検知ヘッド16は、それぞれrOJJIJのX及びY数列ビット値を表す色 (色C2)を有するカラー正方形21CへとトラックBに沿って移動する。色翻 訳器311は、コードrooolJをバス81上に出力し、これにより、制御状 態機械がそのアイドル状態からトリガされ、その結果として割り込み生成器がイ ネーブルとなり、割り込みrTake BothJを表明して、プロセッサ副装 置に新しいXビット値及び新しいYビット値が共に利用可能であることを示す。 プロセッサ副装置がX及びYビット値の転送を終了すると、低レベルハードウェ アがリセットされて、この動作サイクルが再び開始される。 図15の形態のパターンを横断してトラックA、Bと同様のトラックをたどる際 の低レベルハードウェアの動作は、勿論、色翻訳器311の動作に関する場合を 除き、上に説明したものと実質的に同じである。 カラー正方形21を介在させずに連続して2つの分離帯26.27を横断するト ラックに対処する図18のハードウェア50の能力により、パターンを横断する ほとんどのトラックをハードウェア5oが取り扱うことが可能となる。これは、 特に、図12のパターンに示すカラー正方形の大きさを一般に分離帯26.27 の大きさに対して大きくすることができるからである。しかし、低レベルハード ウェアの設計にない異常トラックに沿って検知ヘッド16が移動した場合には、 装置は全体として、最悪の場合でも、単に位置獲得を再開始させるだけで良く、 これは、それ自体厳しい不利益とはならない。 低レベルハードウェア50は更に、検知ヘッド16がパターン20の外に移動し たことを検出した際にリフトオフ割り込み信号を生成するように動作する。この 機能は、明瞭化のために図18には表されていない。 低レベルハードウェアを実施するための回路は、当業者には明ら次に、高レベル プロセッサ副装置51を考察する。この副装置は、幾つかのプロセスを同時に実 行するように動作する。そのプロセスは、低レベルハードウェア50により供給 されたXビット値に基いてX座標方向の位置決定を行うプロセス60 (XBI Tプロセス)と、ハードウェア50により供給されるYビット値に基いてY座標 方向の位置決定を行うプロセス61. (YBiTプロセス)と、前記プロセス 60.61により決定されたX及びY位置に基いて絶対位置情報を出力する出力 プロセス62である。出力プロセス62は、XBiTプロセス60及びYBiT プロセス61を、一連のX絶対位置及びY絶対位置をそれぞれ格納するよう動作 する2つの先入れ先出しFTFOバッファ76、77という形態を取る出力バッ ファ63を介して接続する。FIFO76、77中の各項目は、適当なものとし ての新しいX位置またはY位置と、X項目及びY項目の生成の順序を示すシーケ ンス番号と、関連フラグビット(χ/Yフラグ)とからなり、その各項目は第2 の関連フラグぐ延期フラグ)を備えており、この延期フラグは、そのセット時に 、その項目が単に暫定的なものであって未だ出力されるべきものではないことを 示す。延期フラグの目的については以下で更に完全に説明することとする。 副装置51により提供される機能は、図1の部分パターン画像処理装置12の機 能の一部の他に位置決定装置13の機能の全部も包含するものであることが理解 されよう。副装置51は、当業者には明らかなように、適当なマルチタスクプロ セッサシステムを使用して実施することができる。 プロセッサ副装置51の動作を更に詳細に考察すると、この副装置51は、先入 れ先出しくFIFO)バッファの形態を有するX/Yビット人カバカバッファ6 4して低レベルハードウェア50に接続されている。割り込みrTake XJ がハードウェア50により表明されて新しいX数列ビット値の利用可能性が示さ れると、副装置51は、ラッチ85中のXビット値をそれがXビット値であると いう指示と共にバッファ64にロードする割り込み処理ルーチン1sR−1を実 行する。同様に、割り込みrTake YJが表明されて新しい¥数列ビット値 の利用可能性が示されると、副装置51は、ラッチ85中のYビット値をそれが Yビット値であるという指示と共にバッファ64にロードする割り込み処理ルー チンl5R−2を実行する。また、割り込みrTake Bot:hJがハード ウェア50により表明されると、副装置51は、ラッチ85中のXビット値及び Yビット値をその順序で、各々の関連する数列の個々の指示と共に、バッファ6 4ヘロードする割り込み処理ルーチンlR5−3を実行する。 このため、バッファ64は、X及びYビット値の人力待ち行列を形成し、XBI Tプロセス60及びYBITプロセス61は、処理のためその待ち行列の先頭か らビットを取る。Xビット値はXBITプロセス60のみによって取られ、Yビ ット値はYBITプロセス61のみによって取られる。 最後に、低レベルハードウェア50の副装置51との相互作用に関しては、低レ ベルハードウェア50により生成されたリフトオフ割り込みにより、副装置51 が、3つの主なプロセス60.61.62の全てをリセットしてバッファ63. 64をクリアする割り込み処理ルーチンl5R−4を実行する。 次にXBITプロセス60について説明する。YBITプロセス61は、それが X数列ビットではなくY数列ビットで動作することを除き、本質的にXBITプ ロセス60と同じであることが分かる。 XBITプロセスは以下に示す4つの主データ構造を利用する。 ・ X数列ビットパターンを格納するX数列レジスタ66゜・ X数列ウィンド ウ索引67゜これは、X数列中(両読み取り方向をとる)に存在する考えられる 各ウィンドウ長数列(長さNビット)に関し、X数列の読み取り方向を示す方向 フラグと共に、ウィンドウ長数列の最後のビットの位置を(X数列の始めからの オフセットにより)示すX数列へのポインタを提供する。 ・ Xポインタリスト68゜これは、現在の実際のX位置(通常動作中)または 現在のX候補位置(以下で説明する反転回復プロセス中)を示す1つ以上のX位 置ポインタ(及びそれに関連する方向フラグ)を保持する。 ・ 長さNの初期X位置シフトレジスタ69゜これは、装置の動作における初期 絶対位置の決定段階中に検知されたX数列ピッ1−からNビットのウィンドウ長 数列を組み立てるのに使用される。 YBITプロセスは、上述のものに対応するデータ構造、即ち、Y数タ1月/ジ スタフ0と、Y数列ウィンドウ索引71と、Yポインタリストア2と、初期Y位 置レジスタ73とを利用する。 図23は、XBITプロセス6oをフローチャート形態で示すものである。 このxmhTプロセスはX座標方向の位置追跡を制御し、実際の追跡は適当なサ ブルーチンで行われる。3つの基本追跡モードが存在し、その各モードを以下に 示す。 ・ 「絶対」追跡モード。このモードでは、Xビットのウィンドウ長数列をレジ スタ内に形成し、次いでウィンドウ索引67を使用して絶対位置を識別すること により、絶対位置決定は行われる。 このモードは、初期絶対位置を確認するのに最初に使用される。 ・ 「増分」追跡モード。このモードでは、受信した新しいXビットの各々が、 現在の位置ポインタと関連する方向フラグにより示される方向に現在のX位置を インクリメントするものと仮定される。このモードは、初期絶対位置が確定され てがら、検知された実際の次のXビットが、方向フラグにより示される方向の次 のX数列ビットと一致しなくなるまで(一般にこのような不一致は移動方向の反 転により生じるものである)使用される。 ・ 「反転回復」追跡モード。このモードでは、移動方向の反転が発生したもの と仮定し、次いで、どの位置で反転が行われたかを探索して識別することにより 、増分追跡モードにおいて発生した不一致から回復する試みが行われる。 「絶対」、「増分」、「反転回復」追跡モードの追跡は、それぞれルーチン10 0.101.102により行われ、更に別のルーチン103 (rRR開始」) が初期設定ルーチンとして反転回復ルーチン102と関連づけられる。広域変数 TMODEは、現在動作している追跡モードを識別する働きをし、この変数は、 値「^」、「■」、「R」のうちの1つが割り当てられて、それぞれ、「絶対」 、「増分」、「反転回復」追跡モードを示す。更に別の広域変数RESULTは 、追跡ルーチンがそのタスクを順調に行ったか否かを示すのに使用され、この変 数は、値「s」、rDJ、rLJを有し、それぞれ、成功したこと、判定を延期 する必要があること、追跡ルーチンが現在位置の追跡を回復可能に失ってしまっ たことを示す。また、3つのカウントCnl、 Cn2. Cn3が、以下で明 らかになるように、XBITプロセス及びそのサブルーチンの動作に使用される 。 次に図23のフローチャートを更に詳細に考察する。XBITプロセスの開始後 に、初期設定ステップ105が開始する。ステップ105中でXポインタリスト 68が空にリセットされ、初期X位置レジスタ64がOにリセットされ、出力F IFO76、77がフラッシュされる。加えて、追跡プロセスを絶対追跡モード で開始させるために変数TMODEに値rAJが割り当てられ、完全に失われた 状態から追跡を開始すべきことを示すために変数RESULTに値rLJが割り 当てられ、カウントCn 1. Cn2. Cn3に値「0」が割り当てられる 。 その後、XBITプロセス60がステップ106を実行して、X/Yビットバッ ファ64の先頭項目を調べ、それがXビット値であれば、その値をバッファ64 から取り出してそれを変数NEW−Xに格納する。一方、バッファ64の先頭項 目がXビット値でなければ、X値がバッファ64の先頭に現れるまでステップ1 06が間隔をおいて繰り返される(この反復はステップ106内部で行われる) 。 次に、XBITプロセス60は、適切な追跡ルーチンの選択及び実行に進み、そ の選択は、変数TMODEの現在値に応じて判定ステップ107で行われる。X BITプロセス60の開始直後には、勿論、値rAJがステップ105でTMO DEに割り当てられているので、絶対追跡ルーチン100が選択は、TMODE に格納されている値がrIJまたはrRJに変わることがあり、その場合、判定 ステップ107は、それぞれ、増分追跡ルーチン1012または反転回復ルーチ ン102を選択する。 追跡ルーチン100.101.102の何れが実行されようとも、その選択され たルーチンが終了した際には、XBITプロセス60は、判定ステップ108に 進んで、実行された追跡ルーチンの成功またはそれ以外の場合を示すのに使用さ れる変数RESULTの値を調べる。値rLJがRESULTに返されている場 合、これは位置追跡が回復不能に失敗し、初期設定ステップ105に戻ってスク ラッチから再び開始しなければならないことを示すものとして取られる。また、 値「S」がRESULTに返されている場合、これは現在のX位置が確実に知ら れていることを示し、この場合には、増分追跡モードを実施することができる( これは、ステップ109で変数TMODEに値「■」が割り当てられることによ り生じる)。また、値「旧がRESULTに返されている場合、これは現在のX 位置が確実には知られていないが、確認される過程にあることを示している。 この状況は、XBITプロセスがその絶対追跡モードにあって絶対追跡ルーチン 60が現在のX位置の絶対決定を行うことができるだけの充分なビットがまだ蓄 積されていない場合、または、プロセス60が反転回復モードにあって現在のX 位置が明確には決定されていない場合に発生し得る。一般に、RESULTにr DJが返された場合、追跡モードは変更されず、変数TMODEが不変となるよ うになっている。しかし、反転回復が最初に開始される場合には、これは、変数 TMODEをrRJにセットすることなくRR開始ルーチン103を直接開始さ せる増分追跡ルーチン101により行われる。この状況において、RESULT が値りを有し及びTMODEの以前の値がrlJであることが判定された場合( ステップ1.11)、ステップ110で変数TMODEが値rRJに設定される 。 値「S」またはrDJの何れかがRESULTに返されている場合には、成る適 切な値が変数TMODEに割り当てられ、XBITプロセスがステップ106に 戻って新しいXビット値を取り出す。 次に、絶対、増分、反転回復の各追跡ルーチン100.101.102について 説明する。 図24は、絶対追跡ルーチン100のフローチャートである。このルーチンに入 ると、NEW−Xに格納されている新しいXビット値が初期X位置レジスタ69 に入れられ(ステップ120) 、他のXビット値と共に蓄積されて、X数列の ウィンドウ長パターンを形成する。レジスタ69に現在蓄積されているXBIT 値の総数は、カウントCnlに保持される。 ステップ121は、Xビットのウィンドウ長数列がシフトレジスタ69に蓄積さ れていることを示す値NにカウントCnlが達しているか否かを調べる。カウン トCnlがNより小さければ、新しく追加されたXBIT値を考慮に入れるため カウントがインクリメントされ(ステップ122)、X位置項目が、後に明らか になる理由でセットされた関連する延期フラグと共に出力PIF076で生成さ れ(ステップ123) 、またウィンドウ長数列がなお蓄積されつつあることを 示すために値rDJがRESUL、Tに割り当てられ(ステップ124) 、そ の後に絶対追跡ルーチンを出る。 ステップ121で行った試験が、カウントCnlの値により、Nビットのウィン ドウ長数列がレジスタ69に蓄積されたことを示す場合には、絶対追跡ルーチン はステップ125に進む。このステップ125は、現在の絶対X位置を確認する ために、Xウィンドウ索引67のレジスタ69に格納されているウィンドウ長数 列の値を探索するものである。ウィンドウ長数列が索引67中で首尾よく見つが れば、X数列内の対応する位置を指すポインタが、そのウィンドウ長数列を与え るX数列の読み取り方向を示す方向フラグと共に、Xポインタリスト68に入れ られる(ステップ127)。また、X位置項目が、その項目が無条件であること を示す未セットの関連する延期フラグと共に出力FIFO76中に作成される。 この場合、X数列内の現在位置が既知であるので、延期項目として示されている 出力FIFO76中の最後の(N−1)のX項目を実際のX位置の値で置き換え ることが可能であり、これはステップ127で行われる。PIF076中の置き 換えられたX項目の前に位置する「延期」としてフラグが立てられたあらゆるX 項目は連続して回復できないので、そのような項目は削除されなければならない (これもまたステップ127で行われる)。ステップ128で、X位置が首尾よ く見つかり、増分追跡モードに今や入ることができることを示すために、値「S 」がRESULTに割り当てられる。 レジスタ69に蓄積されているウィンドウ長数列が索引67中で見つからない場 合(ステップ125.126) 、これは、蓄積ビットのうちの1つ以上にエラ ーがあるため、蓄積プロセスを続行しなければならないことを示している。この 場合には、次いで、絶対追跡ルーチン100を出る前にステップ123.124 が実行される。Nビットが既に蓄積されており、各々の新しいXビットがレジス タに追加される際にレジスタ69に蓄積されている最も古いビットを失うことに 基づいて更に別の処理が行われるので、カウントCIをインクリメントする必要 はない、ということに留意されたい(レジスタ69はウィンドウ長Nのものであ る)。やがて、1つまたは複数のエラービットがレジスタ69外へ移送されるこ とになり、レジスタ中に残っているウィンドウ長数列は首尾よく索引67中に置 かれることになる。 因25は、増分追跡ルーチン101のフローチャートである。この追跡ルーチン は、絶対X位置が一旦確定すれば、単に各々の新しいXビットを使用してX位置 を1だけインクリメントすることができる、ということに基づいて動作し、また このルーチンは、X移動の方向が、初期絶対位置の決定と関連していたものから 不変のままである、という仮定に基づいて動作する。しかし、この仮定の妥当性 をチェックするために、低レベルハードウェア50から供給される新しいビット の各便を(ポインタリスト68中のポインタにより示される)、現在のX位置及 び移動方向を与えるレジスタ66に格納されているX数列から予測される次のX 数列ビットの値と比較する。このチェ・ツクは、図25のフローチャートのステ ップ130で行われる。新しいX数列ビットの実際値と予測値とが一致すれば( ステップ131) 、移動方向に関する仮定が妥当であるとみなされ、リスト6 8に保持されているX位置ポインタが、関連する方向フラグにより示される移動 方向にインクリメントされる(ステップ132)。その後、新しいX位置を、未 セットの関連する延期フラグと共に出力FIFO76に格納しくステップ133 ) 、値rSJをRESULTに格納する(ステップ134)。しかし、実際に 検知された新しいX位置の値が、既格納のX数列から予測されたものと異なって いれば、X方向移動の反転が行われたものと仮定され、反転回復開始ルーチン( RR開始103)を呼び出して反転回復が開始される。 RR開始ルーチン103及びメイン反転回復ルーチン102を説明する前に、図 28及び図29にそれぞれ示すそれらのルーチンのフローチャートを参照して、 反転回復プロセスの一般的な説明を行うことにする。 先ず図12のパターンを考える。図26^は、X数列方向に延びる一連の7つの カラー正方形21を示しており、その正方形はX数列ビットbO〜b7を表すも のである。カラー正方形21は分離帯26で分離されている。トラックCは、ビ ットbo、 bl、 b2. b3を表す正方形上を検知ヘッド16が移動する 際の道筋を示し、その移動方向は前記ビットb3の点で反転し、検知ヘッドは、 ピッ) b2. bl、 bOを表す正方形上を戻る。 トラックDと記した破線は、反対の証拠が発生するまでヘッド16がビットb3 からたどってきたと追跡プロセスが仮定するトラックである。 増分モードでの追跡の場合、検知ヘッド16がトラックCの最初の部分に沿って ビットbO,bl、 b2. b3を表す正方形上を移動する除曇こ、ヘッド1 2により検知された連続するビット値の各々は、レジスタ66(こ保持されてい るX数列から予測される対応するビ・ノドと突き合わせされる。検知ヘッド16 の移動方向がビットb3を表わす正方形21上で反転すると、次に遭遇する実際 のビットはビ・ソトb2であるが、次の予測されたビットはビットb4である。 現在の例では、横断されてし)るX数列部分は、ビットb2の値がビットb4の 値と等しくなるようなものである。その結果として、増分追跡ルーチンにより予 測されたビット値が実際に検知されたものと一致するので、方向の反転力(ビッ トb3を表す正方形上で生じるという事実によりルーチン力(寛更されることは ない。従って、増分追跡ルーチンは、検知ヘッド16カ(トラックDをたどると 仮定する。やがてヘッド16がビットblを表わす正方形上を移動し、増分追跡 ルーチンが、ヘッド16カ(現在位置して゛いると考えている数列ビットb5の 値に対して、検知されたビットの値を調べる。現在の例では、ビア )bl、b 5の値が同じなので、増分追跡ルーチンは、ビットb3を表わす正方形上で生じ た移動方向の反転を今回も検出することができない。検知へ・ノド16は、トラ ックC&こ沿って移動し続け、ビットbOを表す正方形に到達する。現在の例で は、このビットbOの値がビットb6の値と異なるので、増分追跡プロセスは、 トラックDに沿った次の予測ビット(ビットb6)の値を調べる際に、予測ビッ ト値が検知ビット値とは違うことを発見する。 従って、このとき、増分追跡プロセスは、検知へ・ノド16カ(その移動方向を 幾らか早い段階で反転していることを検出する。し力1し、追跡プロセスには反 転が生じた点を直接確認する手段が無い。 図26Bは、ビットbO〜b7を表す図12のパターンの7つのカラー正方形を 示しているという点で図26八と類似しているが、この場合、カラー正方形21 の上ではなく分離帯26の上で方向反転を生じることを示すようにトラックCが 描いである。図示の例では、方向反転はピッ) b3. b4を表わす正方形を 分離する分離帯26上で発生している。この反転後に検知ヘッド16が出逢う最 初の正方形はビットb3を表わす正方形であるが、増分追跡プロセスは、出逢う 正方形がビットb4を表わすものであると仮定している。現在の例では、ビット b3の値はビットb4の値と等しいので、増分追跡プロセスは、ビットb3の実 際の値を予測値と比較する際には反転を検出しない。同様に、ヘッド16が出逢 う次の後続の正方形はビットb2を表わすものであり、この例では、それはビッ トb5に対応する値を備えているので、今回も追跡プロセスは方向反転を検出し ない。しかし、やがてヘッド16はビットblを表わす正方形上を移動し、追跡 プロセスがこのビットbiとビットb6の予測値との突き合わせを試行する。こ の例では、ピッ1−bl。 bOの値が異なるので、この時点で、追跡プロセスは、方向反転が生じたことを 検出する。 次に図15のパターンを考える。図26Cは、X数列方向に延び、及び分離帯2 6により分離されている一連の7つのカラー正方形21を示しているという点で 図26Aとほぼ同様であるが、今度は、X数列ビット(ここではbl−bO)を 表すのは正方形間の遷移である。トラックCは、検知ヘッド16がビットb1.  b2. b3を表わす遷移を行う際のその検知ヘッド16の道筋を示すもので あり、その検知ヘッドの移動方向は、前記ビットb3を表わす遷移を行った際に カラー正方形上で反転して、検知ヘッドが反対方向に移動し、ビットb3. b 2. blを表わす遷移を行う。トラックDと記す破線は、反対の証拠が生じる までヘッド16がビットb3からたどると追跡プロセスが仮定するトラックであ る。 増分モードで追跡する場合、検知ヘッド16がトラックCの最初の部分に沿って 移動してビットbl、 b2. b3を検知する際、ヘッド12により検知され る各連続ビット値は、レジスタ66に保持されているX数列から予測される対応 ビットと突き合わせされる。検知ヘッド16の移動方向が反転すると、検知され る次の実際のビットはビットb3であるが、次の予測ビットはビットb4である 。この例では、横断されるX数列の部分はビットb2の値がビットb4の値に等 しいようなものである。その結果、増分追跡ルーチンにより予測されるビット値 が実際に検知されるものと一致するので、ビットb3. b4を表わす遷移に共 通な正方形上で方向の反転が発生するという事実によりルーチンは変更されるこ とはない。従って、増分追跡ルーチンは、検知ヘッド16がトラックDをたどる ものと仮定する。やがてヘッド16はビットb2を表わす遷移を行い、増分追跡 ルーチンは、検知されたビットの値を、検知ヘッド16がまさに検知したと考え ている数列ビットb5の値と比較する。この例では、ビットb2. b5の値は 同じであるから、増分追跡ルーチンは今回もビットb3. b4を表わす遷移に 共通の正方形上で生じる移動方向の反転を検出することができない。検知ヘッド I6はトラックCに沿った移動を続け、やがてビットblを検知する。 この例では、ビットblの値はb6の値と異なるので、増分追跡プロセスがトラ ックDに沿った次の予測ビット(ビットb6)の値を調べる際に、増分追跡プロ セスは、検知へラド16がその移動方向を幾分早い段階で反転していることを検 出する。しかし、追跡プロセスは、反転が生じる点を直接確認する手段を備えて いない。 図26Dは、図26Cと同様であるが、この場合にはトラックCは方向反転がカ ラー正方形上ではなく分離帯26上で生じていることを示すように描いである。 図示の例では、方向反転は、ビットb4を表わす遷移で分離帯26上で発生して いる。この反転後に検知ヘッド16が遭遇する最初の正方形は、ヘッド16が最 後に遭遇した正方形であり、その結果、値「0」のビットがデコードされる(図 15Cの表を参照)が、増分追跡プロセスは、検知ビットがビットb4であると 仮定する。この例では、ビットb4の値は「0」に等しいので、増分追跡プロセ スは、□検知したビットの実際の値を予測値と比較する際に反転を検出すること はない。同様に、検知ヘッド16により検知される次の後続ビットはビットb3 であり、この例では、それはビットb5に対応する値であるから、今回も追跡プ ロセスは方向反転を検出しない。しがし、やがてヘッドI6はビットb2を検知 し、追跡プロセスはそのビットb2とビットb6の予測値との突き合わせを試行 する。この例では、ビットb1. b6の値が異なるので、この時点で、追跡プ ロセスは方向反転が生じていることを検出する。 図26A−Dの図12及び図15の2つのパターン例について、全ての追跡プロ セスは、ビットb6で検知ビット値と予測ビット値との間に食い違いが生じてい ることを知る。追跡プロセスは、仮定した方向反転がカラー正方形上で生じてい るか分離帯上で生じているかは知らない。反転がどこで生じたかに関して仮定す ることができる唯一の制限は、その反転が、ビットb6のN/2ビット以内で( ここで、NはX数列のウィンドウ長)、検知ヘッド16の移動方向として以前に 仮定されたものとは反対の方向に生じていなければならないということである。 しかし、先行するNビット上にある実際の数列ビット値は、反転が生じ得る場所 に関して一定の制約を課している。これは、勿論、反転位置から順次にではある が仮定したものとは反対方向に(即ち、実際の移動方向に)生じる一連のビット 値が、実際に検知される一連のビットと同一でなければならないからである。従 って、多数の異なる反転位置(その各々について関連する実際の現在位置が存在 する)を仮定し、各反転位置から遭遇したと思われる一連のビット値(格納され ている数列のコピーから予測されるもの)を実際に検知されたビット値と比較す ることにより、初期除外プロセスを行うことが可能である。事実、本実施例の場 合、前述の除外プロセスで使用するために既検知ビットの値を格納するのではな く、提案された各反転位置について、関連する既検知ビット値を、提案された反 転位置から現在予測される(しかし誤っている)位置まで延びる数列の一部から 直接導出することができる、という事実を利用する。 既検知ビット値を以下に示す。 (i)既検知ビット値は、提案された反転位置から現在予測されるものの直前位 置までの部分ビット値と同じである(これは、その他の場合には反転がまもなく 検出されることのなるので真である)。 (ii)既検知ビット値は、現在のビットについて、数列部分により得られるも のと反対の値である(これは、現在のビットにおいて、予測ビット値が検知ビッ ト値と異なる結果として反転が検出されたから真である)。 本実施例は、格納されている数列を実際に検知されたビット値を得る手段として 使用することにより提案された反転位置の除外を行うが、実際に検知された最後 のNビットの値を直接格納する実施例も可能であることが理解されよう。 本実施例により行われる潜在的反転位置の初期除外プロセスを図23に示す。こ のプロセス自体はRR開始ルーチン103により実施される。 成る反転位置を除外するために、方向反転が1つの数列ビットでまたは2つの数 列ビット間で発生したことを各々が仮定する多数の仮説をたてる。考えられる反 転位置を図27にの右側に数列構造の抽象表現で示す。これは、数列ビット正方 形5bO−sb6 (ビットbO−b6に対応)及びその数列ビット正方形の間 の中間帯■から構成されており、方向反転は数列ビット正方形及び中間帯の双方 で可能である。 図12のパターン(絶対値エンコード)によれば、数列ビット正方形または中間 帯での方向反転はそれぞれカラー正方形または分離帯での反転に対応するが、図 15のパターン(遷移エンコード)によれば、数列ビット正方形または中間帯で の方向反転はそれぞれ分離帯(そのような分離態を横断する遷移によりビットが 表されるので)またはカラー正方形での反転に対応する。従って、図27の数列 構造の抽象表現は、絶対値エンコード及び遷移エンコードの双方に適用可能であ り、RR開始ルーチン103及び反転回復ルーチン102は共にこの抽象表現に 対して処理を行うので、それらのルーチンはまた絶対エンコード及び遷移エンコ ードの双方に適用することができる。 反転位置の仮説をたてて調べるには、考えられる現在の実際のX数列位置の各々 についてポインタを生成する。例示のため、反転が検出される数列ビット正方形 (本例では5b6)を指すポインタをPoが表す場合に、先行する数列ビット正 方形(本例ではsb5 )を指すポインタが(Pa−1)で示され、その前の数 列ビット正方形(本例では5b4)を指すポインタは(Pa−2)で示されてい る(以下同様)。実際には、各ポインタは、数列構造の抽象表現の対応する数列 ビット正方形に゛より表される数列ビットを指し、以下の説明では、一般に、対 応する数列ビット正方形の抽象表現の代わりに数列ビット自体が引用される。 反転位置に関する考えられる全ての仮説の中には、図12のパターンの場合には 無視することができ、及び図15のパターンの場合には最初に試験不能である、 という特別な特性を有するものがある。この仮説(仮説0)は、方向反転が現在 のビット位置で生じたとするものである。この仮説は、図12パターンの場合に は意味がないが、図15のパターンの場合には、それは(図26Dの場合のよう に)反転が分離帯上で生じたことに対応する。仮説0は、それについて試験を行 うだめの情報が全く存在しないので、図15のパターンの場合には最初に試験を 行うことができない。従って、仮説0は図15のパターンの場合にはおそらく真 であるとして保持されなければならない(また事実、図12のパターンの場合に は、後続の試験が一般にそれを除外することになるので、前記仮説0を保持する ことができる)。 第1の試験可能な仮説(図23のブロック140に示す仮説l)は、ポインタP a、(Pa−1)により示される数列ビットの中間の中間帯Iで反転が発生した というものであり、その中間帯を図27に式rl(Po、 (Po−1))Jで 示す。更に仮説lによれば、X数列に沿った検知ヘッドの現在の実際の位置は、 ポインタ(Po−1)で指される位置、即ちこの例ではビットb5にある。この 仮説は、ポインタ(Pa−1)により示されるビット値がポインタPOにより示 されるビット値と同じ場合(この例ではb5=b6の場合)に、直ちに却下する ことができる。これは、対応する検知されたビット値が、ポ・fシタPoにより 指されるビット値と異なることが分かっているからである。図27では、ポイン タが角大括弧で囲まれている場合、それは参照されているポインタにより指され るビット値である、という規則を用いていることに留意されたい。 仮説lが真であることに関する試験に合格すれば、ポインタ(Po−1)は、恐 らくは検知ヘッド16の現在の実際の位置を指すものとして、保持される。しか し、仮説lに関する試験に不合格であれば、ポインタ(Pa−1)は棄却される 。これは、ヘッド16の現在の実際の位置は、そのポインタにより指されるビッ トに有り得ない、ということが分かっているからである。 仮説lの試験後に、仮説2(図23のブロック141に示す)を考察する。 仮説2は、ポインタ(Po−1)により指されるビットで反転が生じ、検知ヘッ ドの現在の実際の位置がポインタ(Po−2)により指されるビットにあるとい うものである。この場合も、その仮説は、ポインタPOにより指されるビットの 値を、仮説した実際の位置、即ちポインタ(PO−2)により指される位置にあ るビット値と比較することにより試験される。試験されたビット値が等しい場合 、対応する検知ビット値がPoにより指されるビット値と異なることが分かつて いるので、仮説2を排除することができる。この場合には、ポインタ(Po−2 )は棄却される。一方、試験されたビット値が異なる場合には、仮説2は却下さ れず、ポインタ(Pa−2)は現在の実際の位置の考えられる標識として保持さ れる。 仮説2の試験後に、仮説3(ブロック42)を考察する。この仮説は、□ポイン タ(Po−1)、 (Po−2)で指されるビットを分離する中間帯■上で反転 が生じ、検知ヘッドの現在の実際の位置はポインタ(Po−3)で指されるビッ トにあるということを仮定している。この場合は、仮説に2つの試験を課すこと ができ、その第1の試験は、仮説2.1に対して行われる試験に対応するもので あり、これにより、ポインタPOにより指されるビット値が、仮説に従って現在 の実際の位置を示すポインタにより指されるビット値と比較される。これらのビ ット値が等しければ仮説は棄却される。仮説3に対する第2の試験は、誤って仮 定された位置と仮説による実際の位置との間に含まれるビット値があるビット値 は対応する検知ビット値の真の標識である)。換言すれば、ポインタ(Po−1 )で指されるビット値をポインタ(Pa−2)で指されるビットの値と比較し、 比較したビット値が異なる場合に、仮説3を却下し、ポインタ(Po−3)は考 えられる実際の位置の標識としては棄却される。 次に、仮説4(図23のブロック143)を構成して調べる。この仮説は、ポイ ンタ(Po−2)で指されるビットで反転が生じ、実際の現在の位置はポインタ (Po−4)により示されるというものである。この仮説の試験は、仮説3に対 すると本質的に同じ態様で進められるものであり、従って詳細には説明しないこ ととする。同様に、ポインタPoで指される位置から順次に遠く離れていく反転 位置及び実際の現在の位置について更に別の仮説が構成されて試験される。仮説 による各反転位置及びそれに対応する仮説による実際の現在の位置について、以 下のことが理解されよう。 (i)何れの場合にも(仮説0に関するものを除り)、仮説による実際の現在位 置(Pa−Cn2)のビット値とPOで指される位置のビット値との比較を含む 第1の試験は存在する(それらの値が同じである場合、対応する検知ビットはP Oで指されるビット値と異なる値を有さねばならないので、その仮説は却下され る)。 (11)仮説による反転位置が仮説による現在の位置から少なくとも1ビツトだ け離れている場合には、仮説の反転位置の周りに対称的に配置されているビット または各ビット対のビット値を比較する1つ以上の第2の試験が存在する(これ らの値が異なる場合、Poに一層近く存在する各対のビットは対応する検知ビッ トと等しい値を有するので、その仮説は却下される)。 明らかに、仮説による実際の位置が位置Poから遠くへ離れるほど、当該仮説を 調べる機会が多くなる。これは、第2の試験を受けることになる包含されるビッ ト対の数が、仮説による実際の位置がPoがら離れるほど増大するからである。 やがて、全ての当該仮説の構成及びその試験が完了する(当該仮説とは、仮説に よる実際の位置が位置Poのウィンドウ長範囲内にある場合に関するものである )。このプロセスの終了時には、妥当な仮説はわずかじか残っておらず、それら の仮説は、それらの仮説による現在の実際の位置を指すポインタにより表される 。 既に示したように、図27を参照して全般的に上述したプロセスは、RR開始ル ーチン103により実施される。このルーチンは、検知ビット値と予測ビット値 との間の不一致の発見時に増分追跡ルーチン101により開始される。図28は 、RR開始ルーチン103のフローチャートを示すものである。このルーチンに 入ると、値「1」がカウントCn2に割り当てられ、値「0」がカウントCn3 に割り当てられ、ポインタPaがポインタリスト68中に置かれる(ステップ1 50)。次にポインタ(Pa−Cn2)が生成される。これは、仮説による現在 の実際の位置を指すポインタである(ステップ151)。その後、仮説による現 在の実際の位置の妥当性のチェックが可能な試験が行われ(ステップ152)  、これらは、上述の第1及び第2の試験である。 現在の仮説による実際の位置を調べるために利用可能な1つ以上の試験で不合格 になれば、対応するポインタ(Po−Cn2)が棄却される(ステップ153) 。また、仮説による現在の実際の位置に関する全ての試験に合格すれば、仮説に よる現在の実際の位置のポインタが、ポインタPOに関連する方向と反対方向を 示す関連する方向フラグと共に、ポインタリスト68に格納される(ステップ1 54)。 ポインタ(Po−Cn2)を格納または棄却した後、仮説による現在の実際の位 置を指すポインタがいかに多数生成及び試験されようともそれを追跡するように 、カウント釦2がインクリメントされる(ステップ155)。カウントCn2の インクリメント後の値がX数列のウィンドウ長Nより大きければ、仮説による現 在の実際の位置を指すポインタはそれ以上生成されない(ステップ156を参照 )。この段階で、パターン20が図12の形態のものであれば、ポインタPOを ポインタリスト68から棄却することができる。ステップ156での試験時に、 カウントCn2の値がNより小さければ、ルーチンは、ステップ151に戻って 、新しい仮説による現在の実際位置を指す他のポインタを生成し、考えられる全 ての現在の実際の位置を指すポインタの生成及び試験が終了するまで、ステップ 151〜156のプロセスが繰り返される。 次に、それらの位置の値のうちの1つ以上が不正であり、及び、更新値はそれが 利用可能になるとすぐに供給される、ということを示すために、出力PIF07 6中の先行するN/2のX位置項目の延期フラグがセットされる(ステップ15 8)。また、セットされた延期フラグを有する新しいX位置項目が、反転が検出 される基となった現在の検知ビットに関して、FIFO76中に生成される。そ の後、値「D」がRESULTに割り当てられて(ステップ159) 、RR開 始ルーチン103を出る。 RR開始ルーチン103を出る際、ポインタリスト68は、初期妥当性試験に合 格した多数の仮説による実際の位置を指す一組のポインタを備えている。 RR開始ルーチン103を出る際に値rDJがRESULTに割り当てられた結 果として、追跡モードは反転回復に変わり、検知ヘッド16が新しいX数列ビッ トを検知した際に反転回復ルーチン102に入るようになる。 新しく提供されたX数列ビットにより、ポインタリスト68に格納されているポ インタにより表される仮説による実際の現在の位置を更に調べることが可能とな る。これは、各仮説による現在の実際の位置を取ることにより予測される値に対 して検知ビット値の比較を行うことができるからである。従って、図29に示す 反転回復ルーチンのフローチャートを参照すると、ステップ161で、ポインタ リスト68中の最初7次のポインタを取り、そのポインタから予測される次のビ ット値を実際の検知ビット値と比較する(ステップ162)。予測ビット値と検 知ビット値との間に不一致が存在すれば、それに対応するポインタをポインタリ スト68から棄却する(ステップ163)。また、予測ビット値と検知ビット値 とが一致すれば、それに関連するポインタをインクリメントしてポインタリスト 68に再格納する(ステップ164)。その後、ポインタリスト68中に処理す べきポインタが更に存在するかを確認するためにチェックを行い(ステップ16 5) 、存在すれば、ルーチンはステップ161に戻る。 リスト68中の全てのポインタの処理が終了すると、リストに残っているポイン タの総数を調べる(ステップ166)。リスト中にポインタが残っていなければ 、回復不能状態に遭遇することになる。これは、検知エラーにより、または、反 転回復プロセス中に移動方向が再反転してしまったために生じることがある。ど のような場合でも、値「L」がRESULTに割り当てられて(ステップ167 ) 、反転回復ルーチンを出る。 しかし、ポインタリスト68中に残っているポインタの数が1つだけであれば、 このポインタは、検知ヘッドの現在の実際の位置を正しく指しているものとみな される。従って、ルーチン102は、出力FIFO76にセットされているそれ らの延期フラグを備えている全てのX項目について実際のX位置の値を導出する ように進行し、それらの新しい位置の値は、現在の実際の位置と共にFIFO7 6に入れられる(ステップ168)。その後、値「S」がRES U LTに割 り当てられて、反転回復ルーチンを出る。 複数の項目がポインタリスト68に依然として存在するため、実際の現在のX位 置が真に何であるかをまだ決定することができない場合には、以下で説明する一 定の判定基準を設け、反転回復ルーチンは、新しいX項目の延期フラグをセット することにより出力PIF076に延期項目を生成しくステップ172) 、値 rDJをRESULTに割り当ててから、反転ルーチンを出る。その後、新しい 各Xビット値が読み込まれる際に、正しい1つ以外の全てのポインタがポインタ リストから排除されるまで、反転回復ルーチンが実行される。 反転が1つだけ発生し、及び読み取りエラーが存在しなければ、排除プロセスは 、反転回復ルーチンの(N−2)回の反復以内で成功するはずである。(N−2 )回の反復以内で正しいポインタを分離すること力(できないということは、X 位置が回復不能に失われてしまっていることを示している。この状況を検出する ため、リスト68中の複数のポインタ項目に対応する分岐で試験(ステップ16 6)が出る毎1こ、カウントCn3がインクリメントされる。このインクリメン ト(まステップ170で行われる。その後、カウントCn3の値を値(N−2) と比較しくステップ171) 、Cn3が(N−2)以下である場合に限りステ ップ172.173を実行する。また、カウントCn3の値が(N−2)より大 きい場合には、値rNJをRESULTに割り当てて(ステップ174)反転回 復ル−チン180を出る。 要約すると、XBITプロセス60は、絶対追跡ルーチン100の実行により最 初の位置を確定した後に、増分追跡ル−チン101tこより行われる増分プロセ スにより現在のX位置を追跡するよう進行する、と0う゛ことが分かる。増分追 跡ルーチンが、実際に検知されたビット値とX数列の次の予測ビット値との間の 喰い違(溝を検出した場合シこ(よ、反転が生じたものと仮定され、RR開始ル ーチン103の実行により反転回復プロセスを開始させて、考えられる現在の実 際のX位置を指す一組のポインタを確定すると共に、これらのポイン幻こ関して 初期妥当性試験を行う。その後、新しい各Xビットの値力(読込まれて、現在の 実際のX位置を指す一組の考えられるポイン幻こつ0て更(こ別の妥当性試験を 行うために使用される除重こ、反転回復102力く実行される。やがて、現在の X位置は、ルーチン102によって確定されるか、または、X位置が回復不能に 失われてしまって(するとG)う決定力(なされる。 YBITプロセス61は、Y数列に沿った移動に関し、類似した態様で動作する 。 XBIT及びYBITプロセス60.61の出力は、それぞれ、出力FIFO7 6、77に格納するための連続したX及びY位置項目として出力バッフ763に 送られる。X及びY位置項・目がバッファ63により受信される順序は、新しい XまたはY項目が受信される毎にインクリメントされるシーケンス番号生成器1 79により追跡され、新しい各項目には、そのシーケンス番号が(対応するPI FO76、77中に項目と共に格納されている番号により)スタンプされる。前 述のように、各項目はまた、その項目が単なる一時的なものであってプロセッサ 副装置51から出力されるべきものではないことを示すためにセットすることが できる関連する延期フラグを備えている。事実、延期のフラグが立てられた項目 は最初は対応する位置の値を備えることができず、この値は後で供給される(こ れは、絶対追跡ルーチン100が、初期絶対位置を確定する前にウィンドウ数列 を構成しつつある場合と、反転回復ルーチン102が、リスト68に格納されて いる考えられる1組のポインタから依然としてポインタを排除しつつある場合と の両方である)。 XBIT及びYBITプロセス60.61は、対応するFIFOに対して互いに 独立して書き込みを行うことができるが、その両者が互いに短時間内でそれを行 う場合には、両項目(X及びY項目)には同じシーケンス番号が与えられる。出 力プロセス62は、適当な信号装置によりプロセス60.61と衝突しないよう になっており、その逆もまた同様である。 ここで、図30に示すフローチャートを参照して出力プロセス62について説明 することにする。出力プロセスの基本動作は、出力FIFO76、77から先頭 のX及びY位置項目を取り、それらを検知ヘッド16の現在の座標として出力す ることである。しかし、このプロセスは、延期のフラグが立てられた項目がFI FO76、77中に存在する可能性により複雑になる。延期項目に遭遇した場合 には、出力プロセス62が出力を見合わせる必要があるだけでなく、出力プロセ スの動作をXBIT及びYBITプロセス60.61の動作より好適に遅らせて 、項目の待ち行列をFIFO76、77中に構成シ、及びXBITま7’、:+ ;!YBITプロセスカ、XまたはY座標方向の反転の検出時に、以前に処理さ れた項目を「遅延」にセットできるようにする。それにもかかわらず、妥当性を 有する項目がFIFO76,77中に存在する場合には、それらを永久に休止状 態のままにしておくことはできない。従って、出力プロセス62は、多数の゛矛 盾する要件を考慮し、その動作に何らかの満足のいく実際的な妥協を提供するも のである必要があることが理解されよう。 ここで図30について考察する。出力プロセスにより実行される第1ステツプは 、各出力FIFO76、77の先頭項目を調べる(ステップ180)ことである 。先頭項目の延期フラグがセットされている場合(ステップ181で試験される )、出力プロセスはステップ180に戻り、延期フラグがXBITまたはYBI Tプロセスによりリセットされるまで、または、その項目が取り消されるまで、 先頭項目を調べ続ける。 先頭項目の何れにも延期フラグがセットされていなければ、出力プロセスは次い で各FIFO中の項目数のチェックへと進む(ステップ182)。N/2より多 い項目が存在すれば、出力プロセスはFIFO76、77の先頭項目をX/Y座 標対として出力する。その後、1つまたは両方の先頭項目が以下で説明する判定 基準に従って除去され(ステップ186) 、出力プロセスはステップ180に 戻る。 次に、X/Y対の典型的な出力シーケンス、及び、FIFO76、77の先頭か ら項目を除去するプロセスを、PIFO76、77の典型的な内容を示す以下の 2つのリストを参照して説明する。 これらのリストにおいて、最初の項目は、各FIFOの先頭項目に対応し、項目 の添字は、その項目に割り当てられたシーケンス番号に対応する。ステップ18 5が実行される毎に、2つのFIFOの先頭項目がX/Y座標対として出力され る。その後、ステップ186で、各リストの先頭項目が調べられて、次に示す何 れかの場合に削除される。 、両リストにおける次の項目が等しい齢(age) (添字のシーケンス番号で 示す)のものである場合。 ・調査中のリストにおける次の項目が古いリストにおける次の項目より古い(即 ち、小さいシーケンス番号を有する)場合。 この2つのリストは、一方のリストの先頭を削除するが否かを考える際に、他方 のリストの先頭項目を除去する前にその他方のリストとの比較を行うという意味 で、同時に調べられる。更に、リストの先頭項目は、そのリストを空にすること になる場合には除去されない。 上述の削除に関する判定基準は、全リスト項目が確実に使用され、及び、そのリ スト項目が、取られた時点で妥当であった他方のリストの最後の値と共に確実に 使用される、という効果を有するものである。例示したリストの場合、X/Y座 標対の出力シーケンスは、次のようになる。 ここで図30の考察に戻る。ステップ182で行われたチェックにより、PIF 063中の項目数がN/2より少ないことが分かれば、タイマが始動しくステッ プ183)、タイムアウトが試験される(ステップ184)。タイマが依然とし て計時中であれば、プロセスは試験182に戻る。しがし、タイマがタイムアウ トになっていれば、プロセスはステップ185に進んでFIFOの先頭項目の処 理を行う。 ステップ182〜184は、一般にFIFO76、77の各々には少なくともN /2の項目が存在する(この項目数を「目標待ち行列」長と称す)が、項目の入 力速度が非常に低くなった場合には、FIFOの先頭に対する項目は休止状態と はならずにステップ183.184により計時された期間により決定される成る 速度でシフトされる、ということを確実化しようとするものである。N/2の目 標FIFO待ち行列長は、反転が検出された際にX(またはY)位置に関する先 行のN/2の項目が可能ならば延期にセットされる、ということに基いて選択さ れる。しかし、反転が検出された際には、エラーになったのが一般に最後のN/ 2の項目より更に最近であるというだけなので、N/2未満の目標待ち行列長は 、関係する因子の知覚相対的重要性に依存して許容可能となることがある。 最後に図17の装置に関し、リフトオフ割り込みが表明されて割り込み処理ルー チンl5R−4の実行が生成されると、XBIT、 YBIT、出力プロセス6 0.61.62が全て再開始され、バッファ64及び出力FIFO76、77が フラッシュされる。これらの状況において低レベルハードウェア50もリセット される。 上述の構成には、多数の変形が勿論可能である。一般に、装置の複雑さは、検知 されるパターンの形態、特に、パターンによりどれだけの情報が直接提供される か、及びどれだけ多数を推論しなければならないかによって決まる、ということ が理解されよう。 上述のパターン検知装置は、多数の異なる用途に使用することができる。 例えば、図1の基本的な装置は、図式タブレットとして使用することができる。 このような用途では、0.5mmのパターン特徴(セル)を検出することができ 、またタブレットの表面が500mmx 1000mmであれば、2000要素 から成る2進数列を用いて2つの2進数列が直交的に配列される形式のパターン を構成することができる(同じ数列を両方に使用することができる)。 これは、PRBS数列が使用されるか可逆数列が使用されるかに依存する11要 素または12要素から成るウィンドウ長を意味し、従って、部分パターン長は両 方向に5.5mmまたは6mmとなる。単一画素(パターン特徴)検知を採用す る場合には、スタイラスの位置をスタイラスのわずかな移動だけで決定すること ができる。勿論、一度に6mm平方の面積を検知する場合には、スタイラスの移 動は不要である。 図31は、ワークステーションモニタ31(断面で示す)の画面30に対するオ ーバレイとしての位置検知装置の使用を示すものである。 パターン支持部材14は、可視光透過性材料から作られており、パターン自体は 、これも可視光透過性である赤外線反射性物質により、部材14上に印刷されて いる。その結果、画面表示はパターン20及び部材14を通して見ることができ る。画面上の特定の位置を示すにはく例えば、特定の機能を選択する目的で)、 スタイラス11を使用して位置を指す。スタイラスの検知ヘッド16は、赤外線 反射に敏感であるように構成されており、それ故、パターン20を読み取ること ができる。図1の部分パターン画像処理装置12及び位置決定装置13の機能は 、ワークステーションの処理装置32により行われる。 図31と同様の態様で、透明文書オーバレイを設けて、文書を電子形式へとトレ ースすることができる。 図32は電子式「ホワイトボード」としての位置検知装置の使用を示すものであ る。この用途では、パターン支持部材14にはパターン20を加える不透明な白 い表面が設けられている。そのパターンは、(白い背景部材14を示すための) 可視光を透過させることができるかまたは(白い背景部材14にとけ込ませるた めの)白目体とすることができる赤外線検知可能なマークという形態を取るもの である。 部材14及び加えられたパターン20から成るホワイトボード上に書くために、 スタイラス11の頭にホワイトボード上にマーク物質を付着するように動作し得 るマーク要素33(図32の挿入図を参照)が設けられている。このマーク物質 は赤外線透過性であるが光学的には可視である(図32のホワイトボード上に書 かれた文字「J」で示す)。 スタイラス11の検知へラド16は、ホワイトボード上に書き込むことにより曖 昧になることのない赤外線パターンマークを検知するように構成されている。こ のようにして、ホワイトボード上のスタイラスの位置を検知することができるの で、ホワイトボード上に書かれたものの画像を作り上げることが可能になる(例 えば、適当にプログラムされたワークステーション32により)。 図33は「フリップチャート(flip−chart)Jとしての位置検知装置 の使用を示すものである。この用途では、パターン支持部材14は、光学的に可 視のパターン20によりマークされたものである。次いで、マーク可能シート3 5がパターン20上に配置される。このシート35は、書き込み可能な少なくと も半年透明の背景を提供するものである。 しかし、このシート35は、スタイラス11の適当な検知ヘッド16によりその シートを通してパターン20を検知することを可能にするものである。図32の 実施例の場合のように、スタイラスは、マーク物質をシート35に付着するよう 動作するマーク要素を備えている。このマーク物質は、それを通したパターン2 0の検知を可能にすると同時に、やはりシート35の背景に対して光学的に可視 である、という特性を有するものである。 図33のフリップチャートの代替的実施は、ノくターン20を部材14上ではな く各シー目5の裏面に配置することである。 黒星 上述の位置検知装置の多数の変形は当業者には明らかであろう。 例えば、パターン及びその根底にある配列をセルの矩形構成により説明してきた が、これは唯一の可能なセル構成ではない。他の2つの可能な分割は、表面を合 同の正三角形及び六角形に分割することによりそれぞれ形成される三角格子及び 六角格子に基くものである。 これら2つの格子は、一定の状況において潜在的利点を有する。 ・ 三角格子では、各セルには隣接セルが3つしかない(一点で接する他の3つ のセルと共に)。矩形格子では各セルには4つの隣接セルがあり、また一点で接 する4つのセルがある。各セルの遷移が色の変化を伴わなければならず、所与の セルの各隣接セルが異なる色を備えていなければならない、即ち、図6に示すよ うなエンコード機構の場合、三角格子は、更に少ない色でパターンを導出する潜 在能力を提供する。これにより、検知ヘッド16のコスト及び複雑さを削減する ことができる。 ・ 六角格子では、各セルは6つの隣接セルを備える(一点だけで接するセルは 無い)。一定の「単一画素」検知環境では、検知ヘッドが1つのセルから一点だ けで接している他のセルに直接移動する可能性を排除することはできない。これ らの環境では、六角格子は、やはり更に少ない色(及び/又は灰色の濃淡)を用 いたエンコード機構の可能性を提供するものとなる。 例を挙げれば、図34は中心六角セル350及びそれを取巻く6つの六角セル3 51〜356を備えた六角格子の一部を示している。「水平」軸Ap及び「垂直 」軸Bp力力説規定れ、六角セルがこれらの方向に平行に列を成して走っている 。軸Ap、 Bpにそれぞれ平行に延びる2つの2進数列の要素値を表すために セルが着色されているものとする。水平に延びる数列に対する要素値「i」及び 「J」、及び垂直に延びる数列に対する要素値rkJ及び「1」を図34に示す 。遷移エンコード機構を実施するには、詳細に上述した矩形パターンの場合と同 様の態様で、4つのエンコード関数h0.111qVll、■、を規定する。中 心の六角セル350をrcJで着色した場合、それを取り巻くセルの色は図34 に示すようになる。ここで、例えば、Vk−’(C)は、vh(y)=cという 特性を有する色ryJを意味する。水平軸及び垂直軸に沿ってセル350に隣接 するセルの色を決定するにはシングルファンクションの適用(single f unction application)が必要であるが、セル356.35 3の色を決定するにはダブルファンクションの適用(double funct ion application)が必要であることに留意されたい。後者のセ ルは、セル350に対し、矩形パターンの場合の対角セルと作用的に同じ関係を 有している。 4つのエンコード関数が、 ho(c)=c+ 1(mod9) ht(c)=c −1(mod9) v、(c) = c+ 3(mod9)v、(c)=c−3(mod9) という形式を有する場合、対角方向に沿った1つのセルから他のセルへの遷移は 、c+2、c−2、c+4、c−2となる。 事実、六角セルは、1つの対角方向に進むことだけが可能な(例えば、対角方向 左上、右下には可能であるが、右上または左下には不可である)正方形セル等で ある。従って、対角移動が可能である矩形格子(分離体無し)に関して動作する エンコード機構は全て、六角格子に関しても動作する。 セルの六角配列に基づくパターンについては、矩形パターンにって考えられる4 つの方向ではなく、六つの異なる方向のパターンで部分パターンを整列させるこ とができることが理解されよう。勿論、どのような方位情報を提供する必要があ るかを決定する際にはそのことを考慮しなければならない。上に示した例でのよ うに2つの方位可能数列を六角パターンにエンコードする場合には、その部分パ ターンは、考えられる6つの方位からの2つの方位のうちの1つにおいて検出さ れなければならず、これを可能とする方位情報が、図5を参照して上述した3つ の方法200.201.203の何れかによって提供されなければならない。 既述のように、パターン特徴をエンコードするのに使用される物理パラメータは 、光学的/赤外線透過性である必要はなく、表面の粗さ、透磁率その他の考えら れる物理特性の全範囲のうちのどれか1つ以上とすることができる。 パターン20を検知するのに使用される手段は、発見することになるパターン上 の特定の点を指示するために使用される要素に一体的に組み込まれている必要は ない。例えば、固定された(または回動可能に取り付けられた)センサを使用す る一方、指示要素を1対の交差線(実際の線、またはパターン20の画像を横断 して移動する電子画像により構成された線)とすることができる。 上述の方位可能及び相補的方位可能2進数列は、所定領域にわたる位置検知では なく、線形位置検知が必要な場合にも使用すること本説明の必須部分として以下 の4つの添付資料が含まれる。 添付資料A・・・ウィンドウ特性を用いて2進配列を構成する方法。 添付資料B・・・方位可能及び相補的方位可能数列のめ方。 添付資料C・・・数列の位置の見つけ方。 添付資料D・・・擬似ランダム配列での位置の見つけ方。 添付資料A ウィンドウ特性を用いて2進配列を構成する方法。 1、概説 各に、xk、部分配列が多(とも1回配列内に現われる特性を有する2進配列を 構成したい。長さkの各サブ配列が多くとも1回現われるように長さ21−1の 2進配列を構成するのは容易である。ウィンドウ特性を用いて配列を構成するの に1対のm数列を使用する。配列内に部分配列の位置を見つけることができるよ うにすることは興味のあることであり、これに対する手順を示す。更に難しい問 題は配列の方位が未知であるときそれを行うことである。k、Xk、部分配列が 与えられて、配列内の位置だけではなく配列の方位をも決定することができる配 列を構成する方法を示す。この構成は長さkの各部分配列が多くとも1回現われ る数列を必要とし、このような数列が発生すれば、その逆は生じない。これら数 列を方位可能m数列と呼ぶ。 2、構成 s= (so、 s、、 ・−・=s、kl−t)及びt =(to、t+、・ −・−tzk2−1−ffi)を2進m数列であるとしよう。(2kl−1)× 2に!−1配列を次のように構成する。 第2列以降を形成するには数列tに注目する。t0=0であれば、第2列は再び 丁度Sであるが、t、=1であれば、第2列は1位置だけ下に循環して移された S、即ち(s、kl−1so、・・・・・・、 52kl−s)である。残りの 列は同様な仕方で構成される。1.−、=0であれば、(i+ 1)番目の列は 再びi番目の列であるが、tl−+=1であれば、(i+I)番目の列は1位置 だけ下に循環的に移された1番目の列である。 3、位置の見つけ方 次に、長さに、のSの部分配列の、及び長さに、−1のtの部分配列の位置を見 つける方法が分かっていると仮定して、所定のに、Xk、配列の位置を確定する 手順を示すことにする。部分配列の列はuo、uls・・・・・・+ ukm− 1であると仮定する。そうすればuoは長さに1のSの部分配列であり、従って その位置例えばrを見つけることができる。次に我々の部分配列の他の列に注目 し、その相対シフトを決定する。これは、各1に対して、シフトが0である場合 のU、=U、。1であるかまたはシフトが1である場合のU、≠J+1の何れか であるから、簡単である。 従って長さに、−1のtの部分配列を構成することができ、それ故その位置例え ばWを見つけることができる。そのとき我々の部分配列の水平位置は丁度Wであ る。我々が累積シフトの表(tの後続要素を加えることにより計算される)を所 持していれば、W番目の列のシフトを探索して、これをrモジュロ2kl−1に 加え、部分配列の垂直位置を得ることができる。 4、列 k + = k z = 3とする。s = (0,0,l、 O,l、 I、  1)、及びt = (0,1,1)を選ぶ。 そのときは配列は ott 0I0 である。部分配列 の位置を見つけたいとする。 第1列は(1,0,1)であり、これはSの位置2に現われている。シフトのパ ターンは(1,1)であり、これはtの位置lに現われている。累積シフトの表 は(0,0,1,2)であり、従って部分配列の垂直位置は2+0=2である。 部分配列の位置はそれ故(1,2)であり、これは正しいことを容易にチェック することができる。 5、方位可能数列 方位可能m数列を構成することが可能である。これらは部分配列の位置を確定す るだけでなく、それが逆転しているか否かを告げることも可能な配列を構成でき るようにする。tを用いて方位可能m数列の上述の構成を行えば、tの部分数列 の方位は部分配列がどの方向に上っているかを知らせてくれる。代りに、Sが方 位可能m数列であれば、Sの部分配列としての第1の方位は我々にこの情報をも 示す。部分配列が90°を通じて回転してしまったか否かを告げることができる ことも役に立つ。この場合には、列はもはやSの部分数列ではな(、従って上述 の方法を使用することはできない。しかし、k、、に2を妥当な大きさにすれば 、その状況の識別は妥当に容易なものとなる。これは、当初の部分配列の後続の 行が全て等しいかまたは1だけシフトされている機会が極めて離れているからで ある。 添付資料B 方位可能及び相補的方位可能数列のめ方方位可能及び相補的方位可能数列を見つ ける仕事を有向(directed)グラフを通る経路を見つけることにより表 すことにする。これはde Bruijin数列の分野では標準的慣例である。 ウィンドウ長mの数列を探す場合には、下に示すようにその頂点に長さくm−1 )数列でラベルが付けられ、そのエツジに長さmの数列でラベルが付けられてい る、通常de Bruijinグラフと呼ばれる有向グラフを構成する。エツジ は al =b+l+ am =b++ ”’ ”’+ am−1” b+a−Xで あり且つその場合に限り(aO+al+・・・・・・+a+e−りでラベルが付 けられた頂点から(bo+b+、・・・・・・、b−z)でラベルが付けられた 別の頂点まで引かれる。前記の条件が満たされれば、エツジには(ao+ al  + ”’ ”’ + am 1.bm−り =(ao、 bo+ ”’ ”’  + bm−J+ k)m−1)のラベルが付けられる。それ故、グラフを通る 経路は数列の連続するウィンドウが連続するエツジラベルに対応する数列として 考えることができることがわかる。全部0及び全部1の数列を除く長さmの数列 は全てエツジラベルとして生じる。それらは、頂点をそれ自体と連結しようとし てもそれは不可能であるので、生じることはない。 方位可能数列 ウィンドウ長mの方位可能数列の長さに関して粗上方境界を得ることができる。 長さmのウィンドウの全数は2′″である。mが偶数であれば、長さmの回文の 数は2′″″に等しいが、mが奇数であれば、回文の数は2(1″40″である 。ウィンドウの残りは、各々の一方がその逆である対に組分けすることができる 。方位可能数列の最大長はそれ故 (2′″−1−2(″−””4m−1mが偶数の場合M=( (2”−2”−””4m−1mが奇数の場合である。しかし、この上方境界には 決して到達しないように思われる。方位可能数列は、エツジが経路内に生じれば 、逆のラベルを有するエツジは生じないという特性を備えているde Brui jinグラフを通る経路として考えることができる。特に、回文ラベルを有する エツジは生じることができない。我々の仕事は有向グラフ内で(各エツジを正確 に1回使用する経路である) Eu1erian経路を見つけることを含んでい る。グラフ内でEu1erian経路を見つけることは一般に簡単であり、幾つ かのアルゴリズムが存在している(例えば、Frank HarayのGrap k Theory、 Addison Wesley、 Reading、Ma ss、、1972を参照のこと)。 有向グラフは、それが接続されていれば、Eu1erian経路を備えており、 各頂点(恐らくは始点及び終点の頂点を除く)は、そこから出ていくものと同数 の、入ってくるエツジを有する。これは、まさにde Bruijinグラフの 場合である。回文ラベルを有するエツジを使用できないことが分かっているので 、それらを除去しなければならない。Eu1erの特性を保存するために、回文 を含んでいる完全サイクルを実際に除去しなければならない。それ故、これは回 文を含んでいるサイクルを構成し除去する第1のステップである。第2の段階は 残りのグラフを通る経路を見つけることである。標準的方法は先ずスパンツリー を構成し、このツリーの全てのエツジにマークを付け、グラフを通じてこの経路 を、可能ならマークの付いていないエツジを常に選択しながら、後向きに追跡す ることである。 またウィンドウ長2m+1の方位可能数列をウィンドウ長2mの方位可能数列か ら、Lempel準同形を使用して、回帰的に構成することができる。これは長 さtの2進数列を長さt−1の2進数列に写像するもので、 (Xo+”’+Xt−+)→(Xo■xl+”’+X+−1■Xl−1)により 定義される。(yo、・・・・・・、Yt−z)の逆像は集合((uo、・・・ ・・・、ul−11(v、、 ・−=、v、−、))であり、ここでu、=Q、 vo=1であり且つ(ul y+=Qの場合 U、。1=(− (ut y+=1の場合 及び (v+ Y:=0の場合 VI+1”(− (v+ y+=1の場合 我々が2m−1の0で始まり2m−1のlで終わる長さMでウィンドウ長2田の 方位可能数列を所持しており、且つLempel準同形のもとてその逆像を見つ めているとすれば、一方が2mのOで始まり0と1とが交互に現れる2mの数字 列で終わり他方がこの補数に等しい2つの数列を得る。 第2の数列を逆にし、2つの数列を共にのり付けすれば、交互に現れるOと1と の数字列が融合してウィンドウ長2m+1を有する方位可能な長さ2L)2−2 mの数列が得られる。 ウィンドウ長IOの方位可能数列の一例を下に示す。 (省略) 相補的方位可能数列 この場合には、ウィンドウ長が奇数であるときには最大長の数列を構成すること ができるが、ウィンドウ長が偶数であれば、方位可能の場合より良い結果を得る ことはできない。ウィンドウ長mが奇数であれば、長さmの数列を、各数列をそ の補数と関連付けることにより対を成して配列することができ、相補的方位可能 数列は全て少なくとも1つの各対を部分数列として備えることができる。これら 対の数は明らかに2va−1である。長さmの数列は長さmのn−m+1の部分 数列を含んでいるので、nがウィンドウ長mを有する相補的方位可能数列の長さ であれば、次のように結論することができる。 n−111+ 1< =2’−’ 及びその故 n< = 2ffi−’ + m 1 。 そのサブ数列が各々lより0を多く備えているウィンドウ数列を構成することが できるとすれば、どの部分数列の補数の逆も0より1を多く備えており、且つそ れ故部分数列自体ではないから、そのウィンドウ数列は自動的に相補的方位可能 となる。de Bruijinグラフの部分グラフを参照してこれを行う。この 部分グラフはそのラベルが少なくとも(m−1)/2の1を備えている全ての頂 点及びエツジから構成されている。このときこの有向グラフを通るEu1eri an経路は全て最大長の相補的方位可能数列を生じる。下記アルゴリズムは最大 長相補的方位可能数列を構成する。数列の連続ウィンドウはWにより与えられる 。 −w=(v(0)、w(1)、・、w(m−1))を(0,−、0)にセットす る。 −(w(1)、・・・・・−、w(m−1))に入っているlが(m−1)/2 より少なければ、−既ニ(v(1)、−、w(m−1)、 1 )を見ていなけ れば、*w=(v(1)、・−・、W(m−1)、1)をセットする。 −代わりに既に(v(1)、・・・・・・、 v(+n−1)、 0)を見てい なければ、本w = (v(1)、−・−、w(m−1)、 O)をセットする 。 他に 一他に既に(v(1)、・・・・・・、 w(m−1)、 0)を見ていなけれ ば*w (w(1)、 −−・−・・、w(m−1)+O)をセットする。 換言すれば、我々が可能であるときはいつでも数列に1を加え、その他の場合に は0を加える。 ウィンドウ長が偶数であれば、各ラベルが多くとも(m−2)/2の1を備えて おり、これは相補的方位可能性を保証するde Bruijinグラフのサブグ ラフを簡単に見ることができる。しかし、これは、全ての数列が相補的回文では ないが、この方法により考察から除外されているm/2のlを備えているので、 長い数列を生じることはない。 添付資料C 数列の位置の見つけ方 1 概説 この添付資料は線形フィードバックシフトレジスタの出力の数列の位置を確定す るに必要な計算を説明する。同様の方法はJ、 L、 Mo5sey及びR,W 、 LiuのrEquivalence of Non1inear Shif t−RegistersJ。 IEEE Transactions on Information The ory、 vol IT−10,No、4.Oct。 +964. PP、 378−379に開示されている。 2 記法 係数CO,CI、C!・・・・・・+Ck−1を有する線形フィードバックシフ トレジスタを備えていると仮定する。Cを行列(省略) とする。シフトレジスタの状態をso。・・団・l5R−1とし、各rについて S、をs7.・・・・・・、 S、+h−+の各々を列として書き、それらを共 にkXkの2進行列を形成するように置いて得られる行列とする。 3 GF(2’) フィールドGF(2k)は2進係数を有するkより少ない次数の全ての多項式か ら構成される。それでGF(2’)の要素はa、+a+ff +−”’+ak− ,a”−’のように見える。ここで各α、は0またはlに等しい。勿論、それら は長さkの2進数字列と考えることができる。加算を成分ごとに行うので、それ はビットごとの排他的ORのように見える。乗算は更に難しい一要素をαの多項 式として乗算し、αの高幕を原始多項式f(a )=c、+c、a +−−−+ ck−、a ’−’+ a ’=0を使用して変換する。 PをGF(2k)の項目を有するkXk行列(省略) としよう。そうすればPはP−’CPが対角である特性を備える。 4 アルゴリズム アルゴリズムは2つの部分から成る。第1はGF(2’)の個別対数のものに対 する問題を減らし、第2は個別対数を計算する。アルゴリズムの画部分は予備計 算段階及び各回ごとに行わなければならない段階から形成されている。個別対数 を計算する幾つかの異なる方法が存在し、この場合どれが最良であるかは明らか でない。Coppersmithアルゴリズムは大フィールドに対して効率的で あるが、かなりこみ入っており、多項式の因数分解を含んでいる。Pohlin g−3ilver−Hel1manアルゴリズムははるかに簡単であり、これに ついて下に説明する。 4.1第1部 4.1.1予備計算 So及びその逆を計算しなければならない。soを最初のに状態が得られるまで シフトレジスタを動作させることにより計算する。それは2進のkXk行列であ り、それ故逆を見つけるのは簡単なはずである。 4.1.2計算の残り 現在のS、から、次の(K−1)状態が得られるまでシフトレジスタを動作させ ることにより行列S、を計算しなければならない。この行列に行列s e−1を 乗じてx=s、so−’を得なければならない。これらは共にkXk 2進行列 である。計算すべき次の項はX、即ちI”xPの第1行及び第1列の要素である 。これを行うためには、XPの第1行を計算しなければならない。今度はXは2 進のkxk行列であり、PはGF(2’)の項目を有するkxk行列であるがら 、これは多くともCF(2k)の中のに!の加算を取るべきである。それでXを 計算するにはGF(2k)におけるkの乗算及びkの加算が必要である。この要 素Xを次にアルゴリズムの第2部に与える。 4.2第2部(PohligSSilver及びllellmanによる)記法 を容易にするため、2に−1に対してQと書く。Qはその本源因子の積として書 くことができる。 Q=nP、” アルゴリズムのこの部分の目的はX−α′になるようなrを見つけることである 。 4.2.1予備計算 各P、に対し、lのP1番目の根の表を計算しなければならない。これはt=0 .1.・・・・・・、(P+−1)に対して要素αl(Q/PI+から構成され ている。 4、2.2計算の残り ここでの考え方は今度はp、atの各々のrモジュロを計算し、次いでChin ese Remainde理論を使用して結果を組み合わせ、rを得ることであ る。 P=P、とし、n、=1としよう。こうして数量y=XQ″を計算しなければな らない。これは2乗及び乗算を繰返すことにより通常の仕方で行うことができる 。今はyは1のp番目の根であるから、それを予備計算表から調べることができ る。y=α“(Q/p)であれば、r= t (modP)である。 n、>lであれば、上のプロセスを下記のように01回行う。第1にy= XQ /Pを計算し、表を調べる。例えばそれがYo=α“o(Q/PIであれば、Y +=(xa−”つQ/Pを計算して表を調べる。このプロセスを続け、最終的に r =t0+t、r’+−・・−+t、、+−、p”−’(modp”)表でy を調べるに必要な比較の数を更に多数の乗算を行う代償を柳って減らす方法が存 在するが、それはここでのフィールドの大きさに対して検知し得ないであろう。 上の計算の結果は一組の数u、であり、例えば各iに対してrミu。 (modP+”)のようになる。rの値を得るのは今度は単にChinese  Remainder理論を適用する事柄である。M+=Q/PI”とし、N、を M、N、 ミl(modP 、 °’ )であるようにする。これらは勿論全て 予備計算することができる。それでr=Σu+M+N+(modQ)である。 添付資料り 擬似ランダム配列での位置の見つけ方 1 概説 この添付資料は添付資料りに記した数列に対する位置発見計算を2次元へ一般化 することについて説明する。 2 記法 大きさn、=2”−1xnt=(2”” −1)/n、(7)擬似ランダム配列 Aを与えると、一方は垂直の移動に対するもの、他方は水平の移動に対するもの の、八を発生する一対の循環が存在する。Aのkl X k2部部分列を、列の 各々を書き出すことにより長さに、に、のベクトルとして書けば (省略) のようになる。 次に2つの循環の各々をこれらのベクトルに作用するに、に、xk、k。 行列として書くことができる。垂直循環に対する行列をCとし、水平循環に対す るものをDとする。列は擬似ランダム数列のコピーであるから、Cは事実、対角 線に沿って配列されたklXk1行列COのに2のコピーから構成されている。 (省略) 次に(r、 t)に上左隅を有する部分配列に対応するベクトルをSr、 tで 表せば、 Sr、 t= C’D’so、。 3 アルゴリズム P−’ DPが対角であり、そのときP−’CPも対角であるような行列Pを見 つける。そうすれば P−IC’D’P=(P−’C’PXP−’D’P)=(P−1cP)’(P− ’D P)’も対角である。 一次元の場足におけると同じゲームを行うと、Sr、 を及び5O10から行列 5O90及びSr、 tを構成することによりC’D’を得ることができる。 −次元の場合には、単に数列に沿って移動してこれらの行列を構成する。2次元 の場合には、得られる行列が非特異(non−singular)であれば、勿 論垂直に、水平に、または両方の組み合わせで移動することができる。 次いで予備計算した行列Pを使用してC’D’を対角化し、第1の固有値を調べ ることができる。Cの第1の固有値がαであり、Dの第1の固有値がβであれば 、C’D’の第1の固有値Xはα′βゝに等しい。 C”=D”=I、即ち恒等行列であることは分かっている。nl+12がコブラ イムであれば、xR1=βl++1及びx−2=α1nffiを計算し、適切な フィールド内でこれら2つの要素に関する個別対数計算を行ってそれぞれt及び rを見つけることができる。 4例 [1]から3x5擬似ランうム配列を使用する。この配列は次にとおりである。 (省略) それぞれ水平及び垂直の方向に移動する行列は次のとおりである。 (省略) 最初にP−’DPが対角であるようにPを計算する。Dの固有値は方程式x’+ x”+x”+x+1=0を満足する。この方程式の根の1つをβと記せば、他の 根はβ2、β8、β4=β8+β2+β+1である。それで行列Pは (省略) に等しく、これからP−1を (省略) のように計算することができる。 次にP−’ CPを計算し、それが実際対角であることをチェックすることがで きる。 (省略) 従って、α、即ちCの第1の固有値、はβ2+βJ+こ等し0こと力(わかる。 擬似ランダム配列の最初の状態がベクトル(0010)であり、我々が見つけよ うとしているその位置の状態が(1001)であるとしよう。次に行列5O90 及びSr、 tを構成しなければならなLN。このIJ)さし1事実水平に移動 しなければならない。これは我々が4×4配列を必要としているが我々の擬似ラ ンダム配列には3行し力Aなし)からである。しかし、水平に移動すれば実際の 非特異行列力(得られる。 (省略) それ故下記が得られる。 (省略) であり、これはP−’XPの第1の要素Xがβ4(β+1)+(β+β”)(β 2+βJ+)+1(β’+l+(β!+β”)(β”+1)=1+βに等しいこ とを意味する。 それ故α「β’=x=1+βであるようにr、tを見つけなければならない。こ の小さな例では、我々が個別対数を計算しているフィールドは2つとも一次が入 っているから、Silver−Pohlig−Hel1manアルゴリズムを使 用することができないことに注意。しかし、フィールドは非常に小さいので、対 数を直接簡単に計算することができる。 更に大きい場合には、しかし、Silver−Pohlig−Hel1manア ルゴリズムを使用することになる。 最初にy=Xsを計算してtを得る。今度はx’=(1+β)3=1+β+β2 +β1=β4であるから、3t= 4(mod5)を、またはt=3を導く。 同様にz=x’=(1+β)6;1+β2+β’=l+a=a”を、従って、5 rミ2(mod3)、またはr=1を計算する。それ故ベクトル(1001)の 位置を(3,1)と見つけており、これは配列を参照することによりチェックす ることができる。 参考文献 [1] F、J、 MacWilliam及びN、J、A、 5loane、  Pseudo−Random 5equences and Arrays、  Proceedings of IEEE、 64 No、12: 1715〜 1728.1976゜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.位置検知装置であって、 或る特徴を有する2次元パターンを一緒になって提供する標識の配列を備えたパ ターン要素であって、前記特徴は前記パターンをウィンドウパターンにするもの であり、そのウィンドウパターン中では、前記特徴に関する所与の範囲のパター ンのあらゆる任意の局所部分(以下「部分パターン」と称す)は、それを単独で 考えた場合に、前記パターンに対する前記部分パターンの少なくとも1つの方位 についてその部分パターンの位置を決定することが可能となるように前記特徴に より特徴づけられる、前記パターン要素と、前記標識の配列を横断して前記パタ ーン要素に対して移動可能な指示要素と、 その指示要素の所在場所における前記標識を検知する検知手段を備えた部分パタ ーン検出手段であって、前記検知手段の出力を処理して、前記パターンに対する 前記部分パターンの前記の少なくとも1つの方位にある前記指示要素の所在場所 に関する部分パターンを表す部分パターンデータを導出するように動作する、前 記部分パターン検出手段と、 前記ウィンドウパターンを表すパターンデータを保持する記憶手段を備えた位置 決定手段であって、前記検出手段により導出された部分パターンデータに応じて 、前記パターンデータを参照することにより、前記パターン要素に対する前記指 示要素の位置を決定する、前記位置決定手段と を備えた、前記位置検知装置。
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