KR102041890B1 - 절대 위치 측정 방법, 절대 위치 장치, 및 컬러 스케일 - Google Patents

절대 위치 측정 방법, 절대 위치 장치, 및 컬러 스케일 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 칼라 스케일은, 제1 폭(w)을 가지고 제1 상태("HIGH")를 나타내는 제1 심볼 및 상기 제1 폭(w)을 가지고 제2 상태("LOW")를 나타내는 제2 심볼을 이용하여 이진 코드를 나타내도록 배열된다. 상기 제1 심볼 및 상기 제2 심볼 각각은 동일한 구조의 2 개 이상의 세그먼트들로 분할되고, 상기 제1 심볼은 상기 제2 심볼과 동일한 형상을 가지나, 서로 다른 칼라 패턴을 가진다.

Description

절대 위치 측정 방법, 절대 위치 장치, 및 컬러 스케일{Absolute Position Measuring Method, Absolute Position Measuring Apparatus, and Colour Scale}
본 발명은 이진 코드를 심볼화한 칼라 스케일 패턴을 판독 하여 대략 절대 위치를 산출하고, 칼라 스케일 패턴의 위상을 이용하여 정확한 절대 위치를 산출하는 방법에 관한 것이다.
절대 위치 스케일(scale)을 이용하여 판독헤드가 절대 위치를 결정할 수 있도록 하는 절대 위치 인코더(absolute position encoder)가 알려져 있다. 이와 같은 인코더는, 눈금자의 측정 차원(measuring dimension)을 따라 연속적으로 형성된 고유 위치 데이터를 갖는 하나의 트랙을 갖는 눈금자를 포함한다. 하지만, 이러한 절대 위치 인코더는 고유 데이터의 분해능 한계로 인해 정확한 위치를 제공하기 어렵다.
또한, 증분형 위치 인코더(incremental position encoder)은 두 물체의 상대 위치를 측정하는 장치이다. 증분형 스케일 인코더는 일정 간격으로 배치된 동일한 패턴을 인식하여 정확한 상대 위치를 제공할 수 있다. 하지만, 증분형 위치 인코더는 절대 위치를 제공할 수 없다.
따라서, 절대 위치와 정확한 위치를 제공하는 새로운 구조의 인코더가 요구된다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 절대 위치를 알 수 있는 절대 위치 인코더를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 칼라 스케일은, 제1 폭(w)을 가지고 제1 상태("HIGH")를 나타내는 제1 심볼 및 상기 제1 폭(w)을 가지고 제2 상태("LOW")를 나타내는 제2 심볼을 이용하여 이진 코드를 나타내도록 배열된다. 상기 제1 심볼 및 상기 제2 심볼 각각은 동일한 구조의 2 개 이상의 세그먼트들로 분할되고, 상기 제1 심볼은 상기 제2 심볼과 동일한 형상을 가지나, 서로 다른 칼라 패턴을 가진다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 제1 심볼의 제2 세그먼트는 제1 칼라를 가지고, 상기 제1 심볼의 제1 세그먼트는 제2 칼라를 가지고, 상기 제2 심볼의 제1 세그먼트는 제2 칼라를 가지고, 상기 제2 심볼의 제2 세그먼트는 흑색을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 제1 심볼 및 상기 제2 심볼 각각은 2개의 세그먼트를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 제1 심볼 및 상기 제2 심볼 각각은 2개의 세그먼트를 가지고, 상기 제1 심볼의 제1 세그먼트는 제1 칼라와 제2 칼라로 합성된 색을 가지고, 상기 제1 심볼의 제2 세그먼트는 흑색이고, 상기 제2 심볼의 제1 세그먼트는 상기 제2 칼라이고, 상기 제2 심볼의 제2 세그먼트는 상기 제1 칼라일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 제1 심볼 및 상기 제2 심볼 각각은 4개의 세그먼트를 가지고, 상기 제1 심볼의 제1 및 제2 세그먼트는 제1 칼라를 가지고, 상기 제1 심볼의 제3 세그먼트는 제1 칼라와 제2 칼라로 합성된 칼라를 가지고, 상기 제1 심볼의 제4 세그먼트는 제2 칼라를 가지고, 상기 제2 심볼의 제1 및 제2 세그먼트는 흑색을 가지고, 상기 제2 심볼의 제3 및 제4 세그먼트는 제2 칼라를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 제1 심볼 및 상기 제2 심볼 각각은 4개의 세그먼트를 가지고, 상기 제1 심볼의 제1 세그먼트는 제1 칼라를 가지고, 상기 제1 심볼의 제2 세그먼트는 제1 칼라와 제2 칼라로 합성된 칼라를 가지고, 상기 제1 심볼의 제3 세그먼트는 제2 칼라를 가지고, 상기 제1 심볼의 제4 세그먼트는 흑색을 가지고, 상기 제2 심볼의 제1 세그먼트는 흑색을 가지고, 상기 제2 심볼의 제2 세그먼트는 제2 칼라를 가지고, 상기 제2 심볼의 제3 세그먼트는 제1 칼라와 제2 칼라로 합성된 칼라를 가지고, 상기 제2 심볼의 제4 세그먼트는 제1 칼라를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 절대 위치 칼라 스케일은, 제1 폭(w)을 가지고 제1 상태("HIGH")를 나타내는 제1 심볼 및 상기 제1 폭(w)을 가지고 제2 상태("LOW")를 나타내는 제2 심볼을 이용하여 이진 코드를 나타내도록 배열된다. 상기 제1 심볼 및 상기 제2 심볼 각각은 동일한 구조의 2 개 이상의 세그먼트들로 분할되고, 상기 제1 심볼은 동일한 구조의 제1 절대 위치 심볼과 증분형 위치 심볼의 색합성에 의하여 형성되고, 상기 제2 심볼은 동일한 구조의 제2 절대 위치 심볼과 상기 증분형 위치 심볼의 색합성에 의하여 형성되고, 제1 절대 위치 심볼 및 제2 절대 위치 심볼은 흑색 및 제1 칼라를 이용하여 제1 상태("HIGH") 또는 제2 상태("LOW")를 나타내고, 상기 증분형 위치 심볼은 흑색 및 제2 칼라를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 제1 심볼 및 상기 제2 심볼은 2개의 세그먼트를 가지고, 상기 제1 절대 위치 심볼의 제1 세그먼트는 흑색을 가지고, 상기 제1 절대 위치 심볼의 제2 세그먼트는 제1 칼라를 가지고, 상기 제2 절대 위치 심볼의 제1 세그먼트는 흑색을 가지고, 상기 제2 절대 위치 심볼의 제2 세그먼트는 흑색을 가지고, 상기 증분형 위치 심볼의 제1 세그먼트는 제2 칼라를 가지고, 상기 증분형 위치 심볼의 제2 세그먼트는 흑색을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 제1 심볼 및 상기 제2 심볼은 2개의 세그먼트를 가지고, 상기 제1 절대 위치 심볼의 제1 세그먼트는 제1 칼라를 가지고, 상기 제1 절대 위치 심볼의 제2 세그먼트는 흑색을 가지고, 상기 제2 절대 위치 심볼의 제1 세그먼트는 흑색을 가지고, 상기 제2 절대 위치 심볼의 제2 세그먼트는 제1 칼라를 가지고, 상기 증분형 위치 심볼의 제1 세그먼트는 제2 칼라를 가지고, 상기 증분형 위치 심볼의 제2 세그먼트는 흑색을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 제1 심볼 및 상기 제2 심볼은 4개의 세그먼트를 가지고, 상기 제1 절대 위치 심볼의 제1 내지 제3 세그먼트는 제1 칼라를 가지고, 상기 제1 절대 위치 심볼의 제4 세그먼트는 흑색을 가지고, 상기 제2 절대 위치 심볼의 제1 내지 제4 세그먼트는 흑색을 가지고, 상기 증분형 위치 심볼의 제1 내지 제2 세그먼트는 흑색을 가지고, 상기 증분형 위치 심볼의 제3 내지 제4 세그먼트는 제2 칼라를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 제1 심볼 및 상기 제2 심볼은 4개의 세그먼트를 가지고, 상기 제1 절대 위치 심볼의 제1 및 제2 세그먼트는 제1 칼라를 가지고, 상기 제1 절대 위치 심볼의 제3 및 제4 세그먼트는 흑색을 가지고, 상기 제2 절대 위치 심볼의 제1 및 제2 세그먼트는 흑색을 가지고, 상기 제2 절대 위치 심볼의 제3 및 제4 세그먼트는 제1 칼라를 가지고, 상기 증분형 위치 심볼의 제1 및 제4 세그먼트는 흑색을 가지고, 상기 증분형 위치 심볼의 제2 및 제3 세그먼트는 제2 칼라를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 2차원 칼라 스케일은, 2 X 2 세그먼트들로 구성된 제1 내지 제4 심볼들을 이용하여 이진 코드를 나타내도록 배열된다. 제1 심볼은 제1 방향의 제1 상태 및 제2 방향의 제1 상태를 나타내고, 제2 심볼은 제1 방향의 제2 상태 및 제2 방향의 제1 상태를 나타내고, 제3 심볼은 제1 방향의 제1 상태 및 제2 방향의 제2 상태를 나타내고, 제4 심볼은 제1 방향의 제2 상태 및 제2 방향의 제2 상태를 나타내고, 제1 내지 제4 심볼들은 제1 칼라 및 제2 칼라를 가지고 서로 다른 칼라 패턴을 가진다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 제1 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라이고, 상기 제1 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 제2 칼라이고, 상기 제1 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 제2 칼라이고, 상기 제1 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색이고, 상기 제2 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라이고, 상기 제2 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 흑색이고, 상기 제2 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 제2 칼라이고, 상기 제2 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색이고, 상기 제3 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라이고, 상기 제3 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 제2 칼라이고, 상기 제3 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 흑색이고, 상기 제3 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색이고, 상기 제4 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라이고, 상기 제4 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 흑색이고, 상기 제4 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 흑색이고, 상기 제4 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 제1 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라와 제2 칼라를 합성한 칼라이고, 상기 제1 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 흑색이고, 상기 제1 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 흑색이고, 상기 제1 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색이고, 상기 제2 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라와 제2 칼라를 합성한 칼라이고, 상기 제2 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 제2 칼라이고, 상기 제2 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 흑색이고, 상기 제2 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색이고, 상기 제3 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라와 제2 칼라를 합성한 칼라이고, 상기 제3 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 흑색이고, 상기 제3 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 제2 칼라고, 상기 제3 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색이고, 상기 제4 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라이고, 상기 제4 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 제2 칼라이고, 상기 제4 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 제2 칼라이고, 상기 제4 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 제1 칼라는 삼원색 중에서 하나이고,
상기 제2 칼라는 삼원색 중에서 다른 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 칼라 스케일 위치 판독 방법은, 제1 칼라로 구성된 절대 위치 패턴과 제2 칼라로 구성된 증분형 위치 패턴을 색합성을 통하여 생성된 칼라 스케일에 대한 칼라 이미지를 획득하는 단계; 상기 칼라 이미지를 칼라 별로 분리하여 제1 칼라로 구성된 절대 위치 패턴을 포함하는 제1 칼라 채널 신호 및 상기 제2 칼라로 구성된 증분형 위치 패턴을 포함하는 제2 칼라 채널 신호를 생성하는 단계; 및 상기 제1 칼라 채널 신호로부터 특정 위치에서 절대 위치 코드 워드를 판독하여 대략 절대 위치를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 증분형 위치 패턴에 해당하는 제2 칼라 채널 신호를 이용하여 상기 특정 위치에서 위상값과 상세 상대 위치를 결정하는 단계; 및 상기 대략 절대 위치와 상기 상세 상대 위치를 이용하여 상세 절대 위치를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 제1 칼라 채널 신호로부터 특정 위치에서 절대 위치 코드 워드를 판독하여 대략 절대 위치를 결정하는 단계는, 상기 제1 칼라 채널 신호로부터 상기 특정 위치에서 신호레벨을 이용하여 절대 위치의 코드 워드를 판독하는 단계; 상기 절대 위치의 코드 워드에 대응하는 룩업 테이블을 이용하여 절대 위치 값을 산출하는 단계; 및 상기 절대 위치 값을 이용하여 대략 절대 위치를 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 증분형 위치 패턴에 해당하는 제2 칼라 채널 신호를 이용하여 상기 특정 위치에서 위상값과 상세 상대 위치를 결정하는 단계는, 상기 제2 칼라 채널 신호를 공간 주파수 영역으로 푸리에 변환하여 푸리어 스펙트럼을 산출하는 단계; 상기 푸리어 스펙트럼을 필터링하여 양의 공간 주파수 성분을 추출하는 단계; 양의 공간 주파수 성분을 위치 공간으로 역푸리에 변환하여 위상을 계산하는 단계; 상기 위상에서 위상 불연속 위치를 감지하여 위상 펼침을 수행하는 단계; 및 특정 위치에서 위상값을 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 절대 위치 패턴은 절대 위치를 나타내는 이진 코드에서 제1 상태를 나타낸 위치에서 제1 칼라로 채색되고, 상기 증분형 위치 패턴은 제2 칼라로 주기적으로 채색될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 증분형 위치 패턴은 제1 칼라로 주기적으로 채색되고, 상기 절대 위치 패턴은 절대 위치를 나타내는 이진 코드에서 제1 상태와 제2 상태에 따라 서로 다른 위치에서 제2 칼라로 채색될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 2차원 칼라 스케일 위치 판독 방법은, 제1 칼라로 구성된 2차원 절대 위치 패턴과 제2 칼라로 구성된 2차원 증분형 위치 패턴을 색합성을 통하여 생성된 2차원 칼라 스케일에 대한 칼라 이미지를 획득하는 단계; 상기 칼라 이미지를 칼라 별로 분리하여 제1 칼라로 구성된 2차원 절대 위치 패턴을 포함하는 제1 칼라 채널 이미지 및 상기 제2 칼라로 구성된 2차원 증분형 위치 패턴을 포함하는 제2 칼라 채널 이미지를 생성하는 단계; 2차원 증분형 위치 패턴에 해당하는 제2 칼라 채널 이미지를 이용하여 특정 위치에서 제1 방향의 제1 위상값 과 제2 방향의 제2 위상값 그리고 제1 방향의 제1 상세 상대 위치 및 제2 방향의 제2 상세 상대 위치를 결정하는 단계; 상기 제1 칼라 채널 이미지로부터 상기 특정 위치에서 제1 방향에서 제1 절대 위치 코드 워드를 판독하여 제1 방향의 제1 대략 절대 위치를 결정하고, 제2 방향에서 제2 절대 위치 코드 워드를 판독하여 제2 방향의 제2 대략 절대 위치를 결정하는 단계; 및 상기 제1 대략 절대 위치와 상기 제1 상세 상대 위치를 이용하여 제1 상세 절대 위치를 산출하고, 상기 제2 대략 절대 위치와 상기 제2 상세 상대 위치를 이용하여 제2 상세 절대 위치를 산출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 제1 칼라 채널 이미지로부터 상기 특정 위치에서 제1 방향에서 제1 절대 위치 코드 워드를 판독하여 제1 방향의 제1 대략 절대 위치를 결정하고, 제2 방향에서 제2 절대 위치 코드 워드를 판독하여 제2 방향의 제2 대략 절대 위치를 결정하는 단계는, 상기 제1 칼라 채널 이미지로부터 상기 특정 위치에서 제1 방향으로 신호레벨을 이용하여 제1 절대 위치의 코드 워드를 판독하는 단계; 제1 방향에서 상기 제1 절대 위치의 코드 워드에 대응하는 룩업 테이블을 이용하여 제1 절대 위치 값을 산출하는 단계; 상기 제1 절대 위치 값을 이용하여 제1 대략 절대 위치를 산출하는 단계; 상기 제1 칼라 채널 이미지로부터 상기 특정 위치에서 제2 방향으로 신호레벨을 이용하여 제2 절대 위치의 코드 워드를 판독하는 단계; 제2 방향에서 상기 제2 절대 위치의 코드 워드에 대응하는 룩업 테이블을 이용하여 제2 절대 위치 값을 산출하는 단계; 및 상기 제2 절대 위치 값을 이용하여 제2 대략 절대 위치를 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 2차원 증분형 위치 패턴에 해당하는 제2 칼라 채널 이미지를 이용하여 특정 위치에서 제1 방향의 제1 위상값 과 제2 방향의 제2 위상값 그리고 제1 방향의 제1 상세 상대 위치 및 제2 방향의 제2 상세 상대 위치를 결정하는 단계는, 상기 제2 칼라 채널 이미지에서 제1 방향의 제2 칼라 채널 신호를 생성하는 단계; 제1 방향의 제2 칼라 채널 신호를 공간 주파수 영역으로 푸리에 변환하여 제1 방향 푸리어 스펙트럼을 산출하는 단계; 상기 제1 방향 푸리어 스펙트럼을 필터링하여 양의 제1 방향 공간 주파수 성분을 추출하는 단계; 양의 제1 방향 공간 주파수 성분을 위치 공간으로 역푸리에 변환하여 제1 위상을 계산하는 단계; 상기 제1 위상에서 위상 불연속 위치를 감지하여 위상 펼침을 수행하는 단계; 특정 위치에서 제1 위상값을 산출하는 단계; 상기 제2 칼라 채널 이미지에서 제2 방향의 제2 칼라 채널 신호를 생성하는 단계; 제2 방향의 제2 칼라 채널 신호를 공간 주파수 영역으로 푸리에 변환하여 제2 방향 푸리어 스펙트럼을 산출하는 단계; 상기 제2 방향 푸리어 스펙트럼을 필터링하여 양의 제2 방향 공간 주파수 성분을 추출하는 단계; 양의 제2 방향 공간 주파수 성분을 위치 공간으로 역푸리에 변환하여 제2 위상을 계산하는 단계; 상기 제2 위상에서 위상 불연속 위치를 감지하여 위상 펼침을 수행하는 단계; 및 특정 위치에서 제2 위상값을 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 2차원 칼라 스케일은 2 X 2 세그먼트들로 구성된 제1 내지 제4 심볼들을 이용하여 이진 코드를 나타내도록 배열되고, 상기 제1 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라이고, 상기 제1 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 제2 칼라이고, 상기 제1 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 제2 칼라이고, 상기 제1 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색이고, 상기 제2 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라이고, 상기 제2 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 흑색이고, 상기 제2 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 제2 칼라이고, 상기 제2 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색이고, 상기 제3 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라이고, 상기 제3 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 제2 칼라이고, 상기 제3 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 흑색이고, 상기 제3 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색이고, 상기 제4 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라이고, 상기 제4 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 흑색이고, 상기 제4 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 흑색이고, 상기 제4 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 2차원 칼라 스케일은 2 X 2 세그먼트들로 구성된 제1 내지 제4 심볼들을 이용하여 이진 코드를 나타내도록 배열되고, 상기 제1 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라와 제2 칼라를 합성한 칼라이고, 상기 제1 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 흑색이고, 상기 제1 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 흑색이고, 상기 제1 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색이고, 상기 제2 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라와 제2 칼라를 합성한 칼라이고, 상기 제2 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 제2 칼라이고, 상기 제2 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 흑색이고, 상기 제2 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색이고, 상기 제3 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라와 제2 칼라를 합성한 칼라이고, 상기 제3 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 흑색이고, 상기 제3 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 제2 칼라고, 상기 제3 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색이고, 상기 제4 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라이고, 상기 제4 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 제2 칼라이고, 상기 제4 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 제2 칼라이고, 상기 제4 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 절대 위치 측정 장치는, 제1 폭(w)을 가지고 제1 상태("HIGH")를 나타내는 제1 심볼 및 상기 제1 폭(w)을 가지고 제2 상태("LOW")를 나타내는 제2 심볼을 이용하여 이진 코드를 나타내도록 배열된 칼라 스케일; 상기 스케일에 광을 조사하는 광원; 상기 칼라 스케일을 투과하거나 상기 칼라 스케일에서 반사된 광을 집속하는 광학계; 및 상기 칼라 스케일의 이미지를 감지하는 광센서 어레이를 포함한다. 상기 제1 심볼 및 상기 제2 심볼 각각은 동일한 구조의 2 개 이상의 세그먼트들로 분할되고, 상기 제1 심볼은 상기 제2 심볼과 동일한 형상을 가지나, 서로 다른 칼라 패턴을 가진다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 광학계는, 상기 스케일에 상기 광원의 출력광을 조사하는 대물렌즈부; 및 상기 스케일에서 반사되어 상기 대물 렌즈부를 통과한 광을 상기 광센서 어레이에 집속하는 이미지 렌즈부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 광원의 광을 평행광으로 변환하는 콜리메이터 렌즈; 및 상기 평행광의 광 경로를 변경하여 상기 대물 렌즈부에 제공하고 상기 대물 렌즈부에서 제공되는 광을 상기 이미지 렌즈부에 제공하는 빔 분리기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 칼라 스케일은 흑색 및 제1 칼라로 인코딩된 절대 위치 정보와 흑색 및 제2 칼라로 인코딩된 증분형 위치 정보를 칼라 합성을 통하여 인코딩할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 칼라 스케일의 위치 판독 방법은 절대 위치 정보를 가지는 제1 칼라로 디코딩하고 증분형 위치 정보를 가지는 제2 칼라로 디코딩 한 후 양 정보를 결합하여 정밀한 절대 위치 정보를 산출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 절대 위치 측정 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칼라 스케일 패턴을 구성하는 심볼들을 나타내는 개념도이다.
도 3은 도 2의 심볼들을 이용하여 구성한 칼라 스케일 패턴을 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칼라 스케일 위치 판독 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5는 절대 위치 패턴을 포함하는 제1 칼라 채널 신호 및 증분형 위치 패턴을 포함하는 제2 칼라 채널 신호를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코드워드와 절대 위치값 관계를 나타내는 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 증분형 위치 패턴에 해당하는 제2 칼라 채널 신호를 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 7의 제2 칼라 채널 신호의 푸리어 스펙트럼 및 필터를 나타낸다.
도 9는 도 8의 양의 푸리어 성분을 역푸리어 변환한 후 위상 성분을 나타내는 그래프이다.
도 10은 도 9의 위상 성분을 위상 펼침하여 표시한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 2차원 칼라 스케일의 심볼들을 나타내는 도면이다.
도 12는 도 11의 심볼들을 합성하기 위한 절대 위치 심볼을 나타내는 도면이다.
도 13은 도 11의 심볼들을 합성하기 위한 증분형 위치 심볼들을 나타내는 도면이다.
도 14는 2차원 칼라스케일 패턴, 2차원 절대 위치 패턴, 및 2차원 증분형 위치 패턴을 나타내는 도면이다.
도 15는 2차원 절대 위치 패턴을 설명하는 도면이다.
도 16은 2차원 증분형 위치 패턴을 설명하는 도면이다.
도 17은 2차원 칼라 스케일 패턴의 디코딩 방법을 설명하는 개념도이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 칼라 스케일 패턴을 구성하는 심볼을 나타내는 개념도이다.
도 19는 도 18의 심볼들을 이용하여 구성한 칼라 스케일 패턴을 나타내는 개념도이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 2차원 칼라 스케일 패턴을 구성하는 심볼들을 나타내는 개념도이다.
도 21은 도 20의 심볼들을 합성하기 위한 절대 위치 심볼을 나타내는 도면이다.
도 22는 도 20의 심볼들을 합성하기 위한 증분형 위치 심볼들을 나타내는 도면이다.
도 23은 2차원 칼라스케일 패턴, 2차원 절대 위치 패턴, 및 2차원 증분형 위치 패턴을 나타내는 도면이다.
도 24는 2차원 절대 위치 패턴을 포함하는 제1 칼라 이미지를 설명하는 도면이다.
도 25은 2차원 증분형 위치 패턴을 포함하는 제2 칼라 이미지를 설명하는 도면이다.
도 26은 2차원 칼라 스케일 패턴의 디코딩 방법을 설명하는 개념도이다.
도 27 및 도 28은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 칼라스케일을 구성하는 심볼들을 나타내는 개념도들이다.
색 표시계(color system)는 3차원으로 표현한 공간 개념이고, 색 표시계의 모든 색들은 이 색 공간에서 3차원 좌표로 나타낸다.
RGB 색 공간은 색을 혼합하면 명도가 올라가는 가산 혼합 방식으로 색을 표현한다. RGB 가산혼합의 삼원색은 빨강(Red), 녹색(Green), 파랑(Blue)을 뜻한다. RGB 색 공간은 삼원색에 해당하는 세 가지 채널의 밝기를 기준으로 색을 지정한다. RGB 색 공간은 색상 표현의 기본 원리이다.
삼원색은 서로 가산 혼합된 경우 다른 색을 나타낸다. 칼라 이미지 센서가 특정한 색을 가진 물체를 촬상하는 경우, 적색 픽셀, 녹색 픽셀, 및 청색 픽셀의 데이터들은 상기 특정한 색을 나타내도록 합성될 수 있다. 즉, 칼라 이미지 센서의 적색 픽셀, 녹색 픽셀, 및 청색 픽셀 각각은 독립적으로 상기 특정한 색을 적색 성분, 녹색 성분, 및 청색 성분으로 분해할 수 있다.
예를 들어, 절대 위치 스케일은 흑색 및 녹색으로 절대 위치 정보를 인코딩하고, 증분형 위치 스케일은 흑색 및 적색으로 위치 정보를 인코딩할 수 있다. 절대 위치 스케일과 증분형 위치 스케일이 중첩된 후 빛의 색-합성된 합성 칼라 스케일이 준비될 수 있다. 상기 칼라 이미지 센서는 상기 합성 칼라 스케일을 촬상하고, 처리부는 녹색 픽셀들에 의한 절대 위치 패턴을 판독하고, 처리부는 적색 필터들에 의한 증분형 위치 패턴을 판독할 수 있다. 이에 따라, 절대 위치와 증분형 위치를 결합하여, 정밀한 절대 위치가 결정될 수 있다.
합성된 칼라 스케일이 적색, 녹색, 및 청색 중에 하나의 색으로 인코딩된 절대 위치 정보 및 다른 색으로 인코딩된 상대 위치 정보를 포함한 경우, 칼라 이미지 센서는 하나의 색 및 다른 색으로 인코딩된 정보를 독립적으로 추출할 수 있다.
절대 위치는 흑색 및 제1 칼라를 사용한 절대 위치 패턴을 이용하여 인코딩되고, 상대 위치는 흑색 및 제2 칼라를 사용하여 일정 간격으로 배치된 동일한 증분형 위치 패턴에 의하여 인코딩된다. 합성된 칼라 스케일은 절대 위치 패턴과 증분형 위치 패턴의 색합성에 의하여 형성될 수 있다.
절대 위치를 인코딩하는 이진 코드는 의사 잡음 코드(Pseudo-random-code)일 수 있다. 의사 잡음 코드는 천이 레지스터(shift register)를 이용하여 발생된다. 최대 길이 시퀀스(maximum length sequence)는 주어진 N 개의 스테이지의 천이 레지스터들을 이용하여 발생시킬 수 있는 시퀀스 중에서 최대 길이의 주기를 가지는 시퀀스이다. 예를 들어, 3 개의 스테이지인 경우, 최대 코드 길이는 7 이며, 최대 길이 시퀀스(maximum length sequence)의 주기는 9이다. 4 개의 스테이지인 경우, 최대 코드 길이는 15이며, 최대 길이 시퀀스(maximum length sequence)의 주기는 18이다. 또한, 12 개의 스테이지인 경우, 최대 코드 길이는 4095이고, 최대 길이 시퀀스(maximum length sequence)의 주기는 4106다. 최대 코드 길이에 대응하는 절대 위치가 표시될 수 있다. 예를 들어, 3 개의 스테이지인 경우, 최대 길이 시퀀스는 "001110100"일 수 있다.
N 개의 레지스터의 값들은 코드 워드(codeword)를 구성하고, 상기 코드 워드는 절대 위치를 나타낼 수 있다. 의사 잡음 코드(Pseudo-random-code)는 다양하게 변형될 수 있다. 통상적으로, 칼라 스케일 패턴은 10 개 이상의 스테이지를 가지는 최대길이 시퀀스(maximum length sequence) 또는 골드 시퀀스(Gold sequence)로 형성될 수 있다. 설명의 간편함을 위하여, 3 개의 스테이지를 갖는 천이 레지스터들에 의하여 발생된 의사 잡음 코드(Pseudorandom-code)를 이용한 칼라 스케일이 설명된다.
의사 잡음 코드가 칼라 스케일 패턴에 적용되기 위하여, 특정한 패턴 또는 심볼을 가질 필요가 있다. 상기 의사 잡음 코드가 칼라 스케일 패턴에 적용되면, 대략 절대 위치(coarse absolute position)를 제공할 수 있다. 상기 칼라 스케일 패턴은 상기 의사 잡음 코드의 위상을 이용하여 정확한 위치를 특정하기 위하여 소정의 심볼을 사용한다.
구체적으로, 칼라 스케일 패턴은 N 스테이지(stage)의 선형 피드백 천이 레지스터의 시퀸스를 가지고 반복적으로 배치된 의사 잡음 코드(Pseudo-random-code)를 대체하여 형성된다. 상기 시퀸스의 값은 제1 심볼 또는 제2 심볼로 대체된다. 따라서, 절대 위치를 알기 위하여, 적어도 코드 워드의 길이 이상의 칼라 스케일 패턴의 판독이 필요하다. 상기 칼라 스케일 패턴은 단위 길이(d)를 가지고 반복적으로 배치될 수 있다. 상기 코드 워드는 N 스테이지 (stage)의 천이 레지스터의 값에 의하여 결정된다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 따라서, 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 부호가 표시되지 않았더라도, 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 절대 위치 측정 장치를 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 단일 트랙 이진 코드는 반사적 마스크로 제조되고, 절대 위치는 상기 단일 트랙 이진 코드의 반사된 칼라 이미지의 칼라 별 강도 프로파일을 분석하여 계산되는 것을 가정하여 설명된다. 칼라 스케일(110)은 그 표면에 칼라 스케일 패턴(112)이 형성된다.
따라서, 우리는 데이터 처리를 위하여 반사된 칼라 이미지의 칼라 별 강도 프로파일을 얻어야한다. 상기 강도 프로파일을 얻기 위한 절대 위치 측정 장치(100)는 칼라 스케일(110), 광학계(120), 광원(160), 및 광센서 어레이(photo-sensor array; 140)를 포함할 수 있다. 상기 광센서 어레이(140)는 칼라 CIS, 칼라 CCD 또는 칼라 포토다이오드 어레이일 수 있다. 상기 광학계(120)는 대물 렌즈부(122)와 이미징 렌즈부(124)를 포함할 수 있다.
상기 광원(160)이 제공한 광은 콜리메이션 렌즈(162)를 통하여 평행광으로 변경된다. 상기 평행광은 빔 분리기(164)에 제공되고 상기 대물 렌즈부(122)에 제공된다. 상기 대물 렌즈부(122)를 통과한 광은 상기 칼라 스케일(110)에서 반사되어 상기 대물 렌즈부(122) 및 상기 빔 분리기(164)를 통과하여 상기 이미징 렌즈부(124)에 제공된다. 상기 이미징 렌즈부(124)를 통과한 광은 광센서 어레이(140)에 상기 칼라 스케일의 이미지를 제공한다. 상기 광센서 어레이(140)가 획득한 이미지는 처리부(150)에 제공되어 데이터 처리된다. 처리부(150)는 RGB 칼라 별로 이미지를 분리한 후 소정의 알고리즘을 이용하여 처리할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칼라 스케일 패턴을 구성하는 심볼들을 나타내는 개념도이다.
도 3은 도 2의 심볼들을 이용하여 구성한 칼라 스케일 패턴을 나타내는 개념도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 칼라 스케일 패턴(112)은 의사 잡음 코드 또는 이진 코드를 심볼들(10a, 10b)로 대체하여 형성된다.
예를 들어, 의사 잡음 코드의 시퀀스는 ‘001110100’일 수 있고, 3 비트의 코드워드로 구성될 수 있다. 의사 잡음 코드의 각 비트는 “제1 상태(HIGH)” 또는 “제2 상태(LOW)”를 나타낸다.
제1 심볼(10a)은 제1 폭(w)을 가지고 제1 상태("HIGH")를 나타낸다. 또한, 제2 심볼(10b)은 상기 제1 폭(w)을 가지고 제2 상태("LOW")를 나타낸다. 상기 제2 심볼(10b)은 상기 제1 심볼(10a)과 다른 색 구조를 가진다. 상기 제1 폭(w)은 수 마이크로 미터 내지 수 밀리미터일 수 있다.
상기 제1 심볼(10a)은 동일한 구조의 2 개 이상의 세그먼트들(15a,15b)로 분할된다. 상기 제2 심볼(10b)은 동일한 구조의 2 개 이상으로 제1 세그먼트들(15c,15d)로 분할된다. 상기 제1 심볼(10a)은 상기 제2 심볼(10b)과 동일한 형상 구조를 가지나, 서로 다른 색 구조를 가질 수 있다.
상기 제1 심볼(10a)의 세그먼트들 중 하나(15a)는 대응하는 위치에서 상기 제2 심볼(10b)의 세그먼트(15c)와 동일한 색(예를 들어, 적색)을 가지도록 설계된다. 동일한 색(적색)을 가지도록 설계된 세그먼트는 증분형 위치 정보를 제공할 수 있다. 증분형 위치 정보를 제공하는 세그먼트를 제외한 다른 세그먼트(15b,15d)는 다른 색으로 채색되어 절대 위치 정보를 제공할 수 있다.
상기 제1 심볼(10a)은 제1 절대 위치 심볼(11a)과 증분형 위치 심볼(12)의 색합성에 의하여 형성될 수 있다. 상기 제2 심볼(10b)은 제2 절대위치 심볼(11b)과 증분형 위치 심볼(12)의 색합성에 의하여 형성될 수 있다. 상기 제1 절대 위치 심볼(11a) 및 제2 절대 위치 심볼(11b) 각각은 동일한 구조의 2 개 이상의 세그먼트들(16a,16b)로 분할된다. 또한, 상기 증분형 위치 심볼(12)은 동일한 구조의 2개 이상의 세그먼트들(17a,17b)로 분할된다.
상기 제1 절대 위치 심볼(11a)은 제1 상태("HIGH")를 나타내고, 제2 절대 위치 심볼(11b)은 제2 상태("LOW")를 나타낸다. 상기 제1 절대 위치 심볼(11a)은 삼원색 중에서 제1 칼라(예를 들어 녹색)로 채워진 제2 세그먼트(16b)를 포함할 수 있다. 상기 제1 절대 위치 심볼(11a)의 제1 세그먼트(16a)는 흑색으로 채워질 수 있다. 제2 절대 위치 심볼(11b)의 제1 세그먼트(16c)와 제2 세그먼트(16d)는 흑색으로 채워질 수 있다.
상기 증분형 위치 심볼(12)은 동일한 구조 및 패턴을 가질 수 있다. 상기 증분형 위치 심볼(12)에서 적어도 하나의 세그먼트(17a)는 삼원색 중에서 제2 칼라(예를 들어 적색)으로 채워질 수 있다. 상기 증분형 위치 심볼(12)에서 다른 세그먼트(17b)는 흑색으로 채워질 수 있다.
제1 심볼(10a)은 상기 제1 절대 위치 심볼(11a)과 상기 증분형 위치 심볼(12)의 색합성에 의하여 형성될 수 있다. 또한, 제2 심볼(10b)은 상기 제2 절대 위치 심볼(11b)과 상기 증분형 위치 심볼(12)의 색합성에 의하여 형성될 수 있다. 색합성은 빛의 색합성으로, 흑색은 다른 색과의 합성에서 기여하지 않는다.
상기 제1 심볼(10a) 및 제2 심볼(10b) 각각은 2개의 세그먼트를 가진다. 상기 제1 심볼(10a)의 제1 세그먼트(15a)는 제2 칼라(적색)를 가지고, 상기 제1 심볼(10a)의 제2 세그먼트(15b)는 제1 칼라(녹색)을 가질 수 있다. 상기 제2 심볼(10b)의 제1 세그먼트(15c)는 상기 제2 칼라(적색)이고, 상기 제2 심볼(10b)의 제2 세그먼트(15d)는 흑색일 수 있다.
제1 절대 위치 심볼(11a)의 제1 세그먼트(16a)는 흑색이고, 제1 절대 위치 심볼(11a)의 제2 세그먼트(16b)는 제1 칼라일 수 있다. 제2 절대 위치 심볼(11b)의 제1 세그먼트(16c)는 흑색이고, 제2 절대 위치 심볼(11b)의 제2 세그먼트(16d)는 흑색일 수 있다. 상기 증분형 위치 심볼(12)의 제1 세그먼트(17a)는 제2 칼라(적색)이고, 상기 증분형 위치 심볼의 제2 세그먼트(17b)는 흑색일 수 있다. 상기 제1 칼라는 RGB 중에서 하나이고, 제2 칼라는 RGB 중에서 다른 하나일 수 있다.
도 3을 참조하면, 칼라 스케일의 칼라 스케일 패턴(112)은 제1 폭(w)을 가지고 제1 상태("HIGH")를 나타내는 제1 심볼(10a) 및 상기 제1 폭(w)을 가지고 제2 상태("LOW")를 나타내는 제2 심볼(10b)을 이용하여 이진 코드를 나타내도록 배열된다. 상기 제1 심볼(10a) 및 상기 제2 심볼(10b) 각각은 동일한 구조의 2 개 이상의 세그먼트들로 분할된다. 상기 제1 심볼(10a)은 동일한 구조의 제1 절대 위치 심볼(11a)과 증분형 위치 심볼(12)의 색합성에 의하여 형성된다. 상기 제2 심볼(10b)은 동일한 구조의 제2 절대 위치 심볼(11b)과 상기 증분형 위치 심볼(12)의 색합성에 의하여 형성된다. 제1 절대 위치 심볼(11a) 및 제2 절대 위치 심볼(11b)은 제1 칼라를 이용하여 제1 상태("HIGH") 또는 제2 상태("LOW")를 나타낸다. 상기 증분형 위치 심볼은 제2 칼라로 구성된다.
상기 제1 심볼(10a) 및 상기 제2 심볼(10b)은 2개의 세그먼트를 가질 수 있다. 상기 제1 절대 위치 심볼(11a)의 제2 세그먼트는 제1 칼라를 가지고, 상기 제1 절대 위치 심볼(11a)의 제1 세그먼트는 흑색일 수 있다. 상기 제2 절대 위치 심볼(11b)의 제1 및 제2 세그먼트는 흑색일 수 있다. 상기 증분형 위치 심볼(12)의 제2 세그먼트는 흑색일 수 있다. 상기 증분형 위치 심볼(12)의 제1 세그먼트는 제2 칼라일 수 있다.
절대 위치 패턴(114)은 이진 코드로 구성된 시퀀스를 상기 제1 절대 위치 심볼(11a) 및 상기 제2 절대 위치 심볼(11b)로 대체하여 형성된다.
증분형 위치 패턴(116)은 이진 코드로 구성된 시퀀스를 동일한 구조의 증분형 위치 심볼로 대체하여 형성된다.
칼라 스케일 패턴(112)은 상기 절대 위치 패턴(114)과 상기 증분형 위치 패턴(116)을 중첩한 후 색합성을 통하여 형성된다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칼라 스케일 위치 판독 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5는 절대 위치 패턴을 포함하는 제1 칼라 채널 신호 및 증분형 위치 패턴을 포함하는 제2 칼라 채널 신호를 나타내는 그래프이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 칼라 스케일 위치 판독 방법은, 제1 칼라로 구성된 절대 위치 패턴(114)과 제2 칼라로 구성된 증분형 위치 패턴(116)을 색합성을 통하여 생성된 칼라 스케일 패턴(112)에 대한 칼라 이미지(212)를 획득하는 단계(S110); 상기 칼라 이미지(212)를 칼라 별로 분리하여 제1 칼라로 구성된 절대 위치 패턴을 포함하는 제1 칼라 채널 신호(214) 및 상기 제2 칼라로 구성된 증분형 위치 패턴을 포함하는 제2 칼라 채널 신호(216)를 생성하는 단계(S120); 및 상기 제1 칼라 채널 신호(216)로부터 특정 위치에서 절대 위치 코드 워드를 판독하여 대략 절대 위치를 결정하는 단계(S130)를 포함한다.
칼라 스케일 위치 판독 방법은 증분형 위치 패턴(116)에 해당하는 제2 칼라 채널 신호(216)를 이용하여 상기 특정 위치에서 위상값과 상세 상대 위치를 결정하는 단계(S140); 및 상기 대략 절대 위치와 상기 상세 상대 위치를 이용하여 상세 절대 위치를 산출하는 단계(S150)를 더 포함할 수 있다.
칼라 광센서 어레이(140)는 칼라 스케일 패턴(112)을 촬상하여 칼라 이미지(212)를 생성할 수 있다. 상기 칼라 광센서 어레이(140)는 복수의 2차원 픽셀 어레이를 가질 수 있다. 상기 칼라 광센서 어레이(140)의 각 픽셀은 RGB의 서브 픽셀들로 분리될 수 있다. 상기 칼라 광센서 어레이(140)의 복수의 픽셀은 하나의 세그먼트를 이미징할 수 있다. 칼라 이미지(212)는 절대 위치를 판독하기 위하여 적어도 하나의 코드워드를 포함하여야 한다.
제1 칼라 채널 신호(214)는 칼라 이미지(212) 중에서 제1 칼라(녹색)를 나타내는 서브 픽셀들로 구성된 이미지일 수 있다. 상기 칼라 스케일 패턴(112)이 증분형 위치 패턴(116)을 나타내는 적색 및 절대 위치 패턴(114)을 나타내는 녹색을 포함하는 경우, 제1 칼라 채널 신호(214)는 녹색 서브 픽셀들로 구성된 이미지일 수 있다. 제1 칼라 채널 신호(214)는 칼라 스케일 패턴(112)의 진행 방향으로 세기로 표시될 수 있다. 상기 제1 칼라 채널 신호(214)는 0~255 범위 내에서 위치에 따라 표시될 수 있다. 제1 칼라 채널 신호(214)는 이론적으로는 적색 신호를 검출하지 않고 녹색 신호만을 검출할 수 있다.
그러나, 본 발명의 실험 결과에 의하면, 제1 칼라 채널 신호(214)는 적색의 증분형 위치 패턴(116)에 기인하여 상당한 노이즈 성분을 제공할 수 있다. 제1 칼라 채널 신호(214)는 녹색의 절대 위치 패턴(114)에 기인하여 충분한 세기를 제공한다. 따라서, 제1 칼라 채널 신호(214)는 특정한 신호 레벨 이상의 판단 기준선을 이용하면 절데 위치 패턴(11)을 판독할 수 있다.
제2 칼라 채널 신호(216)는 칼라 이미지(212) 중에서 제2 칼라(적색)를 나타내는 서브 픽셀들로 구성된 이미지일 수 있다. 상기 칼라 스케일 패턴(112)이 증분형 위치 패턴(116)을 나타내는 적색 및 절대 위치 패턴(114)을 나타내는 녹색을 포함하는 경우, 제2 칼라 채널 신호(216)는 적색 서브 픽셀들로 구성된 이미지일 수 있다. 제2 칼라 채널 신호(216)는 녹색의 절대 위치 패턴(114)에 기인하여 약간 노이즈를 제공할 수 있다. 그러나, 제2 칼라 채널 신호(216)는 주기성을 가질 수 있다.
상기 제1 칼라 채널 신호(214)로부터 상기 특정 위치에서 절대 위치 코드 워드를 판독하여 대략 절대 위치를 결정할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 칼라 채널 신호(214)로부터 상기 특정 위치에서 신호레벨을 이용하여 절대 위치의 코드 워드를 판독한다. 상기 제1 칼라 채널 신호(214)로부터, 절대위치 코드는 ‘1110’일 수 있다. 위치를 나타내는 코드워드는 ‘111’ 또는 ‘110’ 일 수 있다. 절대 위치 코드워드를 선택하는 방법은 제한이 없으나, 코드워드의 선택 위치에 따라 상기 제2 칼라 채널 신호(216)의 위상값을 읽는 위치가 변경될 수 있다.
위상 값 계산 시, 반드시 제2 칼라 채널 신호(216)의 중심 위치일 필요는 없다. 그러나, 최소한의 이미지 영역을 처리하여 위상 값을 읽는 위치에 따라 절대위치 코드 워드를 읽는 위치가 변경될 수 있다. 제1 칼라 채널 신호(214)의 중심 위치에서 절대위치 코드 워드를 읽는 경우, 중심 위치를 기준으로 대칭적으로 절대 위치 코드가 선택될 수 있다. 3 비트인 경우, 중심 위치 앞에서 2비트, 뒤에서 1비트 가 판독될 수 있다. 시작 위치에서 읽는 경우. 시작 위치부터 해당 비트의 절대위치 코드가 판독될 수 있다. 끝 위치에서 읽는 경우, 끝 위치까지 해당 비트의 절대위치 코드가 판독될 수 있다.
상기 절대 위치의 코드 워드에 대응하는 룩업 테이블을 이용하여 절대 위치 값을 산출한다. 그리고, 상기 절대 위치 값을 이용하여 대략 절대 위치를 산출한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코드워드와 절대 위치와 관계를 나타내는 개념도이다.
도 6을 참조하면, 예를 들어, 3비트 코드 워드의 경우에는, 판독된 코드워드 ‘111’은 십진수로 7에 대응하고, 10진수 주소 7에 절대 위치인 2를 저장한다. 따라서, 코드워드 ‘111‘은 절대 위치로 2에 대응하나, 절대 위치에 대한 단위가 표시되어 있지 않아, 하나의 비트를 나타내는 폭(w) 또는 피치(p)를 곱하면 대략 절대 위치가 산출된다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 증분형 위치 패턴에 해당하는 제2 칼라 채널 신호를 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 7의 제2 칼라 채널 신호의 푸리어 스펙트럼 및 필터를 나타낸다.
도 9는 도 8의 양의 푸리어 성분을 역푸리어 변환한 후 위상 성분을 나타내는 그래프이다.
도 10은 도 9의 위상 성분을 위상 펼침하여 표시한 그래프이다.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 증분형 위치 패턴(116)에 해당하는 제2 칼라 채널 신호(216‘)를 이용하여 특정 위치에서 위상값과 상세 상대 위치를 결정한다. 구체적으로, 상기 제2 칼라 채널 신호(216’)를 공간 주파수 영역으로 푸리에 변환하여 푸리어 스펙트럼을 산출한다. 이어서, 상기 푸리어 스펙트럼을 필터링하여 양의 공간 주파수 성분을 추출한다. 양의 공간 주파수 성분을 위치 공간으로 역푸리에 변환하여 위상을 계산한다. 이어서, 상기 위상에서 위상 불연속 위치를 감지하여 위상 펼침을 수행한다. 이어서, 특정 위치에서 위상값을 산출한다.
제2 칼라 채널 신호(216‘)는 증분형 위치 패턴(116)을 포함하므로, 주기적인 신호를 가질 수 있다. 이러한 주기적인 신호는 위상을 가질 수 있으며, 위상은 하나의 심볼의 폭 내에서 상대적인 위치를 제공할 수 있다.
즉, 제2 칼라 채널 신호(g(x))는 증분형 위치 패턴에 기인하여 주기적인 신호로 다음과 같이 표시된다.
[수학식1]
Figure 112018015938807-pat00001
여기서, g(x)는 제2 칼라 채널 신호이고, a(x)는 백그라운드 신호 분포이고, b(x)는 제2 칼라 채널 신호의 진폭 분포이다. fo는 제2 칼라 채널 신호의 주기이다. φ(x)는 제2 칼라 채널 신호의 위상이다.
도 8을 참조하면, 제2 칼라 채널 신호를 공간 주파수 영역으로 푸리에 변환하면, 푸리어 스펙트럼은 다음과 같이 표시된다.
[수학식2]
Figure 112018015938807-pat00002
여기서, G(fx)는 제2 칼라 채널 신호(g(x))의 푸리에 스펙트럼이다. fx는 x축 방향의 공간 주파수이다. A(fx)는 백그라운드 신호분포의 푸리에 스펙트럼이다. C(fx-fo)는 제2 칼라 채널 신호의 주기에 의하여 ㅁfo만큼 쉬프트된 c(x)와 c*(x)의 푸리에 스펙트럼이다.
필터링을 통하여 C(fx-fo) 성분의 신호를 분리한다. 필터링된 푸리에 스펙트럼에 역푸리에 변환을 적용한 뒤, 위상(ψ(x))은 다음과 같이 계산된다.
여기서, ψ(x)는 x축 위치에 따른 위상이다. IFFT는 역푸리어 변환을 나타낸다. mod는 modulo 함수를 나타내고, 입력 값을 π로 나눈 나머지 값을 출력한다. modulo 함수의 출력 값은 ㅁπ 범위 내의 값을 갖는다.
[수학식3]
Figure 112018015938807-pat00003
도 9 및 도 10을 참조하면, 위상에서 위상 불연속 위치를 감지하여 위상 펼침(phase unwrap)을 수행한다.
위상 펼침된 위상은 선형 피팅된다. 선형 피팅 결과로부터 중심 픽셀 위치(또는 다른 특정한 위치)에서의 위상값을 ㅁπ 범위 내에서 결정한다. 이를 증분형 위치 패턴의 위상값으로 설정한다. 선형 맞춤 결과로부터 위상 값의 modulo 값이 0인 위치를 찾는다. 이 위치는 절대 위치 코드를 판독하기 위한 위치이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 2차원 칼라 스케일의 심볼들을 나타내는 도면이다.
도 12는 도 11의 심볼들을 합성하기 위한 절대 위치 심볼을 나타내는 도면이다.
도 13은 도 11의 심볼들을 합성하기 위한 증분형 위치 심볼들을 나타내는 도면이다.
도 14는 2차원 칼라스케일 패턴, 2차원 절대 위치 패턴, 및 2차원 증분형 위치 패턴을 나타내는 도면이다.
도 15는 2차원 절대 위치 패턴을 설명하는 도면이다.
도 16은 2차원 증분형 위치 패턴을 설명하는 도면이다.
도 17은 2차원 칼라 스케일 패턴의 디코딩 방법을 설명하는 개념도이다.
도 12 내지 도 17을 참조하면, 2차원 칼라 스케일(312)은 2 X 2 세그먼트들로 구성된 제1 내지 제4 심볼들(30a~30d)을 이용하여 이진 코드를 나타내도록 배열된다. 제1 심볼(30a)은 제1 방향의 제1 상태(“HIGH”) 및 제2 방향의 제1 상태(“HIGH”)를 나타낸다. 제2 심볼(30b)은 제1 방향의 제2 상태(“LOW”) 및 제2 방향의 제1 상태(“HIGH”)를 나타낸다. 제3 심볼(30c)은 제1 방향의 제1 상태(“HIGH”) 및 제2 방향의 제2 상태(“LOW”)를 나타낸다. 제4 심볼(30d)은 제1 방향의 제2 상태(“LOW”) 및 제2 방향의 제2 상태(“LOW”)를 나타낸다. 제1 내지 제4 심볼들(30a~30d)은 흑색, 제1 칼라(녹색) 및 제2 칼라(적색)를 가지고 서로 다른 칼라 패턴을 가진다.
상기 제1 심볼(30a)의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제2 칼라(적색)이고, 상기 제1 심볼(30a)의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 제1 칼라(녹색)이고, 상기 제1 심볼(30a)의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 제1 칼라(녹색)이고, 상기 제1 심볼(30a)의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색일 수 있다.
상기 제2 심볼(30b)의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제2 칼라(적색)이고, 상기 제2 심볼(30b)의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 흑색이고, 상기 제2 심볼(30b)의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 제1 칼라(녹색)이고, 상기 제2 심볼(30b)의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색일 수 있다.
상기 제3 심볼(30c)의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제2 칼라(적색)이고, 상기 제3 심볼(30c)의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 제1 칼라(녹색)이고, 상기 제3 심볼(30c)의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 흑색이고, 상기 제3 심볼(30c)의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색일 수 있다,
상기 제4 심볼(30d)의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제2 칼라(적색)이고, 상기 제4 심볼(30d)의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 흑색이고, 상기 제4 심볼(30d)의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 흑색이고, 상기 제4 심볼(30d)의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색일 수 있다. 상기 제1 칼라는 삼원색 중에서 하나이고, 상기 제2 칼라는 삼원색 중에서 다른 하나일 수 있다.
제1 내지 제4 심볼들(30a~30d)은 절대 위치 심볼들(31a~31d)과 증분형 위치 심볼(32)의 빛의 색합성에 의하여 형성될 수 있다. 절대 위치 심볼들(31a~31d)은 2 X 2 세그먼트들로 구성되고 제1 칼라의 서로 다른 패턴을 포함할 수 있다.
제1 절대 위치 심볼(31a)은 제1 방향의 제1 상태(“HIGH”) 및 제2 방향의 제1 상태(“HIGH”)를 나타낸다. 제2 절대 위치 심볼(31b)은 제1 방향의 제2 상태(“LOW”) 및 제2 방향의 제1 상태(“HIGH”)를 나타낸다. 제3 절대 위치 심볼(31c)은 제1 방향의 제1 상태(“HIGH”) 및 제2 방향의 제2 상태(“LOW”)를 나타낸다. 제4 절대 위치 심볼(31d)은 제1 방향의 제2 상태(“LOW”) 및 제2 방향의 제2 상태(“LOW”)를 나타낸다. 제1 내지 제4 절대 위치 심볼들(31a~31d)은 제1 칼라를 가지고 서로 다른 패턴을 가진다.
상기 제1 절대 위치 심볼(31a)의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 흑색이고, 상기 제1 절대 위치 심볼(31a)의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 제1 칼라(녹색)이고, 상기 제1 절대 위치 심볼(31a)의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 제1 칼라이고, 상기 제1 절대 위치 심볼(31a)의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색일 수 있다.
상기 제2 절대 위치 심볼(31b)의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 흑색이고, 상기 제2 절대 위치 심볼(31b)의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 흑색이고, 상기 제2 절대 위치 심볼(31b)의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 제1 칼라(녹색)이고, 상기 제2 절대 위치 심볼(31b)의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색일 수 있다.
상기 제3 절대 위치 심볼(31c)의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 흑색이고, 상기 제3 절대 위치 심볼(31c)의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 제1 칼라(녹색)이고, 상기 제3 절대 위치 심볼(31c)의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 흑색이고, 상기 제3 절대 위치 심볼(31c)의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색일 수 있다,
상기 제4 절대 위치 심볼(31d)의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 흑색이고, 상기 제4 절대 위치 심볼(30d)의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 흑색이고, 상기 제4 절대 위치 심볼(31d)의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 흑색이고, 상기 제4 절대 위치 심볼(31d)의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색일 수 있다.
증분형 위치 심볼(32)은 2 X 2 세그먼트들로 구성될 수 있다. 상기 증분형 위치 심볼(32)의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제2 칼라(적색)이고, 상기 증분형 위치 심볼(32)의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 흑색이고, 상기 증분형 위치 심볼(32)의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 흑색이고, 상기 증분형 위치 심볼(32)의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색일 수 있다.
제1 심볼(30a)은 제1 절대 위치 심볼(31a)과 증분형 위치 심볼(32)의 빛의 색합성에 의하여 형성될 수 있다. 제2 심볼(30b)은 제2 절대 위치 심볼(31b)과 증분형 위치 심볼(32)의 빛의 색합성에 의하여 형성될 수 있다. 제3 심볼(30c)은 제3 절대 위치 심볼(31c)과 증분형 위치 심볼(32)의 빛의 색합성에 의하여 형성될 수 있다. 제4 심볼(30d)은 제4 절대 위치 심볼(31d)과 증분형 위치 심볼(32)의 빛의 색합성에 의하여 형성될 수 있다.
제1 내지 제4 심볼들(30a~30d)은 제1 방향 및 제2 방향으로 배열되어 이진코드를 나타낼 수 있다. 이진 코드는 의사 잡음 코드(Pseudo-random-code)일 수 있다. 의사 잡음 코드는 3 비트의 코드워드를 포함할 수 있다. 상기 의사 잡음 코드의 시퀀스는 ‘001110100’일 수 있고, 3 비트의 코드워드로 구성될 수 있다. 의사 잡음 코드의 각 비트는 “제1 상태(HIGH)” 또는 “제2 상태(LOW)”를 나타낸다.
제1 내지 제4 심볼들(30a~30d)의 배열은 2차원 칼라 스케일 패턴(312)을 구성할 수 있다. 상기 2차원 칼라 스케일 패턴(312)은 제1 내지 제4 절대 위치 심볼의 배열에 의한 2차원 절대 위치 패턴(314)과 증분형 위치 심볼의 배열에 의한 증분형 위치 패턴(316)의 색합성에 의하여 형성될 수 있다.
2차원 칼라 스케일 패턴(312)은 흑색 및 제1 칼라로 구성된 2차원 절대 위치 패턴(314)과 흑색 및 제2 칼라로 구성된 2차원 증분형 위치 패턴(316)을 색합성을 통하여 생성된다.
도 15를 참조하면, 제 1 방향의 시퀀스는 ‘001110100’일 수 있고, 제2 방향의 시퀀스는 ‘001110100’일 수 있다. 각 시퀀스 좌표에 해당하는 위치에 대응하는 심볼이 배치된다.
광센서 어레이(photo-sensor array; 140)가 상기 2차원 칼라 스케일 패턴(312)을 촬상한 후, 제1 칼라로 구성된 제1 칼라 채널 이미지(414)가 생성될 수 있다. 또는, 상기 제1 칼라 이미지(414)는 2차원 절대 위치 패턴의 일부(A’)를 포함할 수 있다. 상기 제1 칼라 채널 이미지(414)의 일부(A’)는 절대 위치를 디코딩하기 위하여 제1 방향으로 적어도 하나의 코드워드를 포함하고, 제2 방향으로 적어도 하나의 코드워드를 포함할 수 있다. 제1 칼라는 0~255 범위를 가질 수 있다. 0의 값을 가진 제1 칼라는 흑색일 수 있다.
상기 제1 칼라 채널 이미지(414)에서, 우측에 별도로 표시된 한 줄의 절대 위치 패턴은 2차원 칼라 스케일 패턴의 가장 좌측의 한 줄을 나타낸다. 제2 방향으로 배열된 패턴의 신호 레벨을 검출하면, 제2 방향의 코드워드가 판독될 수 있다.
한편, 제2 방향의 코드 워드를 판독하기 위하여, 제2 방향의 코드워드는 제1 방향의 신호들을 평균하여 획득될 수 있다. 즉, 총 18개의 세그먼트들 중에서 모두 흑색인 제1 영역, 총 18개의 세그먼트들 중에서 9개가 제1 칼라(녹색)인 제2 영역, 및 총 18개의 세그먼트들 중에서 4개가 제1 칼라(녹색)인 제3 영역으로 구분될 수 있다. 이들 3 영역의 조합은 제1 방향의 “제1 상태(HIGH)” 또는 “제2 상태(LOW)”를 나타낼 수 있다.
상기 제1 칼라 채널 이미지(414)의 일부(A’)인 경우에도, 제2 방향의 코드 워드를 판독하기 위하여, 제2 방향의 코드워드는 제1 방향의 신호들을 평균하여 획득될 수 있다.
상기 제1 칼라 채널 이미지(414)에서, 하측에 별도로 표시된 한 줄의 절대 위치 패턴은 2차원 칼라 스케일 패턴의 가장 상측의 한 줄을 나타낸다. 제1 방향으로 배열된 패턴의 신호 레벨을 검출하면, 제1 방향의 코드워드가 판독될 수 있다.
한편, 제2 방향의 코드 워드를 판독하기 위하여, 제2 방향의 코드워드는 제1 방향의 신호들을 평균하여 획득될 수 있다. 즉, 총 18개의 세그먼트들 중에서 모두 흑색인 제1 영역, 총 18개의 세그먼트들 중에서 9개가 제1 칼라(녹색)인 제2 영역, 및 총 18개의 세그먼트들 중에서 4개가 제1 칼라(녹색)인 제3 영역으로 구분될 수 있다. 이들 3 영역의 조합은 제1 방향의 “제1 상태(HIGH)” 또는 “제2 상태(LOW)”를 나타낼 수 있다.
도 16을 참조하면, 광센서 어레이(photo-sensor array; 140)가 상기 2차원 칼라 스케일 패턴(312)을 촬상한 후, 제2 칼라로 구성된 제2 칼라 채널 이미지(416)가 생성될 수 있다. 제2 칼라는 0~255 범위를 가질 수 있다. 0의 값을 가진 제2 칼라는 흑색일 수 있다.
증분형 위치 패턴(316)은 제 1 방향으로 제2 칼라(적색)와 흑색이 교번하여 배치될 수 있다. 증분형 위치 패턴(316)은 제 2 방향으로 제2 칼라와 흑색이 교번하여 배치될 수 있다.
제2 칼라 채널 이미지(416)에서, 우측에 별도로 표시된 한 줄의 증분형 위치 패턴은 2차원 칼라 스케일 패턴의 가장 좌측의 한 줄을 나타낸다. 제2 방향으로 배열된 패턴의 신호 레벨을 검출하면, 제2 방향의 증분형 코드가 판독될 수 있다.
제2 칼라 채널 이미지(416)에서, 하측에 별도로 표시된 한 줄의 증분형 위치 패턴은 2차원 칼라 스케일 패턴의 가장 상측의 한 줄을 나타낸다. 제1 방향으로 배열된 패턴의 신호 레벨을 검출하면, 제1 방향의 증분형 코드가 판독될 수 있다.
한편, 제1 방향의 증분형 코드를 판독하기 위하여, 제1 방향의 증분형 코드는 제2 방향의 신호들을 평균하여 획득될 수 있다. 즉, 총 18개의 세그먼트들 중에서 모두 흑색인 제1 영역, 총 18개의 세그먼트들 중에서 9개가 제2 칼라(적색)인 제2 영역으로 구분될 수 있다. 이들 2 영역의 조합은 제1 방향의 바코드 또는 제2 방향의 증분형 코드를 나타낼 수 있다.
도 17을 참조하면, A 영역으로 표시된 칼라 이미지는 제1 칼라 채널 이미지(414)에서 A’ 영역으로 표시되고, 제2 칼라 채널 이미지(416)에서 A‘’ 영역으로 표시된다. 제1 칼라 채널 이미지(414)에서 A’ 영역은 제1 방향의 코드 워드는 제2 방향으로 평균화된 후 판단된다. 제1 칼라 채널 이미지(414)에서 A’ 영역은 제2 방향의 코드 워드는 제1 방향으로 평균화된 후 판단된다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 2차원 칼라 스케일 위치 판독 방법은, 제1 칼라로 구성된 2차원 절대 위치 패턴(314)과 제2 칼라로 구성된 2차원 증분형 위치 패턴(316)을 색합성을 통하여 생성된 2차원 칼라 스케일 패턴(312)에 대한 칼라 이미지(412)를 획득하는 단계; 상기 칼라 이미지(412)를 칼라 별로 분리하여 제1 칼라로 구성된 2차원 절대 위치 패턴(314)을 포함하는 제1 칼라 채널 이미지(414) 및 상기 제2 칼라로 구성된 2차원 증분형 위치 패턴(316)을 포함하는 제2 칼라 채널 이미지(416)를 생성하는 단계; 2차원 증분형 위치 패턴에 해당하는 제2 칼라 채널 이미지(416)를 이용하여 특정 위치에서 제1 방향의 제1 위상값 과 제2 방향의 제2 위상값 그리고 제1 방향의 제1 상세 상대 위치 및 제2 방향의 제2 상세 상대 위치를 결정하는 단계; 상기 제1 칼라 채널 이미지(414)로부터 상기 특정 위치에서 제1 방향에서 제1 절대 위치 코드 워드를 판독하여 제1 방향의 제1 대략 절대 위치를 결정하고, 제2 방향에서 제2 절대 위치 코드 워드를 판독하여 제2 방향의 제2 대략 절대 위치를 결정하는 단계; 및 상기 제1 대략 절대 위치와 상기 제1 상세 상대 위치를 이용하여 제1 상세 절대 위치를 산출하고, 상기 제2 대략 절대 위치와 상기 제2 상세 상대 위치를 이용하여 제2 상세 절대 위치를 산출하는 단계를 포함한다.
광센서 어레이(photo-sensor array; 140)은 2차원 칼라 스케일(312)의 일부 또는 전부를 촬상한다. 광센서 어레이는 상기 2차원 칼라 스케일 패턴(312)을 촬상한 칼라 이미지(412)를 생성할 수 있다. 칼라 이미지는 제1 칼라 픽셀들에 의한 제1 칼라 채널 이미지(414)와 제2 칼라 픽셀들에 의한 제2 칼라 채널 이미지(416)로 분해될 수 있다.
제1 칼라 채널 이미지(414)는 제1 칼라를 포함하는 2차원 절대 위치 패턴(314)을 포함할 수 있다. 제2 칼라 채널 이미지(416)는 제2 칼라를 포함하는 2차원 증분형 위치 패턴(316)을 포함할 수 있다.
2차원 증분형 위치 패턴(316)에 해당하는 제2 칼라 채널 이미지(416)를 이용하여 특정 위치에서 제1 방향의 제1 위상값과 제2 방향의 제2 위상값 그리고 제1 방향의 제1 상세 상대 위치 및 제2 방향의 제2 상세 상대 위치를 결정할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 칼라 채널 이미지(416)에서 제1 방향의 제2 칼라 채널 신호(416a)를 생성할 수 있다. 제1 방향의 제2 칼라 채널 신호(416a)는 제2 방향으로 평균하여 얻어질 수 있다. 제1 방향의 제2 칼라 채널 신호(416a)를 공간 주파수 영역으로 푸리에 변환하여 제1 방향 푸리어 스펙트럼을 산출할 수 있다. 상기 제1 방향 푸리어 스펙트럼을 필터링하여 양의 제1 방향 공간 주파수 성분을 추출할 수 있다. 양의 제1 방향 공간 주파수 성분을 위치 공간으로 역푸리에 변환하여 제1 위상을 계산할 수 있다. 상기 제1 위상에서 위상 불연속 위치를 감지하여 위상 펼침을 수행할 수 있다. 특정 위치에서 제1 위상값을 산출할 수 있다.
상기 제2 칼라 채널 이미지(416)에서 제2 방향의 제2 칼라 채널 신호(416b)를 생성할 수 있다. 제2 방향의 제2 칼라 채널 신호(416b)는 제1 방향으로 평균하여 얻어질 수 있다. 제2 방향의 제2 칼라 채널 신호(416b)를 공간 주파수 영역으로 푸리에 변환하여 제2 방향 푸리어 스펙트럼을 산출할 수 있다. 상기 제2 방향 푸리어 스펙트럼을 필터링하여 양의 제2 방향 공간 주파수 성분을 추출할 수 있다. 양의 제2 방향 공간 주파수 성분을 위치 공간으로 역푸리에 변환하여 제2 위상을 계산할 수 있다. 상기 제2 위상에서 위상 불연속 위치를 감지하여 위상 펼침을 수행할 수 있다. 특정 위치에서 제2 위상값을 산출할 수 있다.
상기 제1 칼라 채널 이미지(414)로부터 상기 특정 위치에서 제1 방향에서 제1 절대 위치 코드 워드(예를 들어, ‘111’)를 판독하여 제1 방향의 제1 대략 절대 위치를 결정하고, 제2 방향에서 제2 절대 위치 코드 워드(예를 들어, ‘011’)를 판독하여 제2 방향의 제2 대략 절대 위치를 결정할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 칼라 채널 이미지로(414)부터 제2 방향의 제1 칼라 채널 신호(414a)를 생성할 수 있다. 제1 방향의 제1 칼라 채널 신호(414a)는 제2 방향으로 평균하여 얻어질 수 있다. 상기 제1 방향의 제1 칼라 채널 신호(414a)로부터 상기 특정 위치에서 제1 방향으로 신호레벨을 이용하여 제1 절대 위치의 코드 워드를 판독할 수 있다. 제1 방향에서 상기 제1 절대 위치의 코드 워드에 대응하는 룩업 테이블을 이용하여 제1 절대 위치 값을 산출할 수 있다. 상기 제1 절대 위치 값을 이용하여 제1 대략 절대 위치를 산출할 수 있다.
상기 제1 칼라 채널 이미지로부터 상기 특정 위치에서 제2 방향으로 신호레벨을 이용하여 제2 절대 위치의 코드 워드를 판독할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 칼라 채널 이미지로(414)부터 제2 방향의 제1 칼라 채널 신호(414b)를 생성할 수 있다. 제2 방향의 제1 칼라 채널 신호(414b)는 제1 방향으로 평균하여 얻어질 수 있다. 제2 방향에서 상기 제2 절대 위치의 코드 워드에 대응하는 룩업 테이블을 이용하여 제2 절대 위치 값을 산출할 수 있다. 상기 제2 절대 위치 값을 이용하여 제2 대략 절대 위치를 산출할 수 있다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 칼라 스케일 패턴을 구성하는 심볼을 나타내는 개념도이다.
도 19는 도 18의 심볼들을 이용하여 구성한 칼라 스케일 패턴을 나타내는 개념도이다.
도 18 및 도 19를 참조하면, 칼라 스케일 패턴(512)은 의사 잡음 코드 또는 이진 코드를 심볼들(40a,40b)로 대체하여 형성된다.
제1 심볼(40a)은 제1 폭(w)을 가지고 제1 상태("HIGH")를 나타낸다. 또한, 제2 심볼(40b)은 상기 제1 폭(w)을 가지고 제2 상태("LOW")를 나타낸다. 상기 제2 심볼(40b)은 상기 제1 심볼(40a)과 다른 색 구조를 가진다. 상기 제1 폭(w)은 수 마이크로 미터 내지 수 밀리미터일 수 있다.
상기 제1 심볼(40a)은 동일한 구조의 2 개 이상의 세그먼트들(45a,45b)로 분할된다. 상기 제2 심볼(40b)은 동일한 구조의 2 개 이상으로 제1 세그먼트들(45c,45d)로 분할된다. 상기 제1 심볼(40a)은 상기 제2 심볼(40b)과 동일한 형상 구조를 가지나, 서로 다른 색 패턴을 가질 수 있다.
상기 제1 심볼(40a) 및 상기 제2 심볼(40b) 각각은 2개의 세그먼트를 가질 수 있다. 상기 제1 심볼(40a)의 제1 세그먼트(45a)는 제1 칼라(녹색)와 제2 칼라(적색)로 합성된 색(노란색)을 가질 수 있다. 상기 제1 심볼(40a)의 제2 세그먼트(45b)는 흑색일 수 있다. 상기 제2 심볼(40b)의 제1 세그먼트(45c)는 상기 제2 칼라(적색)이고, 상기 제2 심볼(40b)의 제2 세그먼트(45d)는 상기 제1 칼라(녹색)일 수 있다.
상기 제1 심볼(40a)은 제1 절대 위치 심볼(41a)과 증분형 위치 심볼(42)의 색합성에 의하여 형성될 수 있다. 상기 제2 심볼(40b)은 제2 절대위치 심볼(41b)과 증분형 위치 심볼(42)의 색합성에 의하여 형성될 수 있다. 상기 제1 절대 위치 심볼(41a) 및 제2 절대 위치 심볼(41b) 각각은 동일한 구조의 2 개 이상의 세그먼트들(46a,46b) 또는 (46c,46d)로 분할된다. 또한, 상기 증분형 위치 심볼(42)은 동일한 구조의 2개 이상의 세그먼트들(47a,47b)로 분할된다. 상기 제1 절대 위치 심볼(41a)은 제1 상태(“High”)를 나타내고, 제2 절대 위치 심볼(41b)은 제2 상태(“Low”)를 나타낸다. 상기 제1 절대 위치 심볼(41a)은 삼원색 중에서 제1 색(예를 들어 녹색)으로 채워진 적어도 하나의 세그먼트(46a)를 포함하고, 상기 제1 절대 위치 심볼(41a)의 나머지 세그먼트(46b)는 흑색으로 채색될 수 있다. 상기 제2 절대 위치 심볼(41b)은 삼원색 중에서 제1 칼라(예를 들어 녹색)으로 채워진 적어도 하나의 세그먼트(46d)를 포함하고, 상기 제2 절대 위치 심볼(41b)의 나마지 세그먼트(46c)는 흑색으로 채색될 수 있다. 상기 제1 절대 위치 심볼(41a)과 상기 제2 절대 위치 심볼에서 제1 칼라로 채워진 세그먼트의 위치는 서로 교환될 수 있다.
상기 증분형 위치 심볼(42)은 동일한 구조 및 패턴을 가질 수 있다. 상기 증분형 위치 심볼(42)에서 적어도 하나의 세그먼트(47a)는 삼원색 중에서 제2 색(예를 들어 적색)으로 채워질 수 있다. 상기 증분형 위치 심볼(42)에서 다른 세그먼트(47b)는 흑색으로 채워질 수 있다.
제1 심볼(40a)은 상기 제1 절대 위치 심볼(41a)과 상기 증분형 위치 심볼(42)의 색합성에 의하여 형성될 수 있다. 또한, 제2 심볼(40b)은 상기 제2 절대 위치 심볼(41b)과 상기 증분형 위치 심볼(42)의 색합성에 의하여 형성될 수 있다. 색합성은 빛의 색합성으로, 흑색은 다른 색과의 합성에서 기여하지 않는다.
상기 제1 심볼(40a) 및 상기 제2 심볼(40b) 각각은 2개의 세그먼트를 가질 수 있다. 상기 제1 심볼(40a) 및 제2 심볼(40b) 각각은 2개의 세그먼트를 가진다. 상기 제1 심볼(40a)의 제1 세그먼트(45a)는 제1 칼라와 제2 칼라의 합성색(노란색)를 가지고, 상기 제1 심볼(40a)의 제2 세그먼트(45b)는 흑색일 수 있다.
상기 제2 심볼(40b)의 제1 세그먼트(45c)는 상기 제2 칼라(적색)이고, 상기 제2 심볼(40b)의 제2 세그먼트(45d)는 제1 칼라(녹색)일 수 있다. 즉, 제1 절대 위치 심볼(41a)의 제1 세그먼트는 제1 칼라(녹색)이고, 제1 절대 위치 심볼(41a)의 제2 세그먼트는 흑색일 수 있다. 제2 절대 위치 심볼(41b)의 제1 세그먼트는 흑색이고, 제2 절대 위치 심볼(41b)의 제2 세그먼트는 제2 칼라(녹색)일 수 있다. 상기 증분형 위치 심볼(42)의 제1 세그먼트는 제2 칼라(적색)이고, 상기 증분형 위치 심볼(42)의 제2 세그먼트는 흑색일 수 있다. 상기 제1 칼라는 RGB 중에서 하나이고, 제2 칼라는 RGB 중에서 다른 하나일 수 있다.
칼라 스케일의 칼라 스케일 패턴(512)은 제1 폭(w)을 가지고 제1 상태("HIGH")를 나타내는 제1 심볼(40a) 및 상기 제1 폭(w)을 가지고 제2 상태("LOW")를 나타내는 제2 심볼(40b)을 이용하여 이진 코드를 나타내도록 배열된다. 상기 제1 심볼(40a) 및 상기 제2 심볼(40b) 각각은 동일한 구조의 2 개 이상의 세그먼트들로 분할된다. 상기 제1 심볼(40a)은 동일한 구조의 제1 절대 위치 심볼(41a)과 증분형 위치 심볼(42)의 색합성에 의하여 형성된다. 상기 제2 심볼(40b)은 동일한 구조의 제2 절대 위치 심볼(41b)과 상기 증분형 위치 심볼(42)의 색합성에 의하여 형성된다. 제1 절대 위치 심볼(41a) 및 제2 절대 위치 심볼(41b)은 제1 칼라를 이용하여 제1 상태("HIGH") 또는 제2 상태("LOW")를 나타낸다. 상기 증분형 위치 심볼은 제2 칼라로 구성된다.
상기 제1 심볼(40a) 및 상기 제2 심볼(40b)은 2개의 세그먼트를 가질 수 있다. 상기 제1 절대 위치 심볼(41a)의 제1 세그먼트는 제1 칼라를 가지고, 상기 제1 절대 위치 심볼(41a)의 제2 세그먼트는 흑색일 수 있다. 상기 제2 절대 위치 심볼(41b)의 제1 세그먼트는 흑색이고, 상기 제2 절대 위치 심볼(41b)의 제2 세그먼트는 제1 칼라일 수 있다. 상기 증분형 위치 심볼(42)의 제1 세그먼트는 제2 칼라이고, 상기 증분형 위치 심볼의 제2 세그먼트는 흑색일 수 있다.
칼라 스케일 위치 판독 방법은, 제1 칼라로 구성된 절대 위치 패턴(514)과 제2 칼라로 구성된 증분형 위치 패턴(516)을 색합성을 통하여 생성된 칼라 스케일 패턴(512)에 대한 칼라 이미지를 획득하는 단계(S110); 상기 칼라 이미지를 칼라 별로 분리하여 제1 칼라로 구성된 절대 위치 패턴(514)을 포함하는 제1 칼라 채널 신호 및 상기 제2 칼라로 구성된 증분형 위치 패턴(516)을 포함하는 제2 칼라 채널 신호를 생성하는 단계(S120); 및 상기 제1 칼라 채널 신호로부터 상기 특정 위치에서 절대 위치 코드 워드를 판독하여 대략 절대 위치를 결정하는 단계를 포함한다.
칼라 스케일 위치 판독 방법은 증분형 위치 패턴(516)에 해당하는 제2 칼라 채널 신호를 이용하여 특정 위치에서 위상값과 상세 상대 위치를 결정하는 단계(S140) 및 상기 대략 절대 위치와 상기 상세 상대 위치를 이용하여 상세 절대 위치를 산출하는 단계(S150)를 더 포함할 수 있다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 2차원 칼라 스케일 패턴을 구성하는 심볼들을 나타내는 개념도이다.
도 21은 도 20의 심볼들을 합성하기 위한 절대 위치 심볼을 나타내는 도면이다.
도 22는 도 20의 심볼들을 합성하기 위한 증분형 위치 심볼들을 나타내는 도면이다.
도 23은 2차원 칼라스케일 패턴, 2차원 절대 위치 패턴, 및 2차원 증분형 위치 패턴을 나타내는 도면이다.
도 24는 2차원 절대 위치 패턴을 포함하는 제1 칼라 이미지를 설명하는 도면이다.
도 25은 2차원 증분형 위치 패턴을 포함하는 제2 칼라 이미지를 설명하는 도면이다.
도 26은 2차원 칼라 스케일 패턴의 디코딩 방법을 설명하는 개념도이다.
도 20 내지 도 26을 참조하면, 2차원 칼라 스케일(612)은 2 X 2 세그먼트들로 구성된 제1 내지 제4 심볼들(60a~60d)을 이용하여 이진 코드를 나타내도록 배열된다. 제1 심볼(60a)은 제1 방향의 제1 상태(“HIGH”) 및 제2 방향의 제1 상태(“HIGH”)를 나타낸다. 제2 심볼(60b)은 제1 방향의 제2 상태(“LOW”) 및 제2 방향의 제1 상태(“HIGH”)를 나타낸다. 제3 심볼(60c)은 제1 방향의 제1 상태(“HIGH”) 및 제2 방향의 제2 상태(“LOW”)를 나타낸다. 제4 심볼(60d)은 제1 방향의 제2 상태(“LOW”) 및 제2 방향의 제2 상태(“LOW”)를 나타낸다. 제1 내지 제4 심볼들은 제1 칼라(녹색) 및 제2 칼라(적색)를 가지고 서로 다른 칼라 패턴을 가진다.
상기 제1 심볼(60a)의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라와 제2 칼라의 합성색(노란색)이고, 상기 제1 심볼(60a)의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 흑색이고, 상기 제1 심볼(60a)의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 흑색이고, 상기 제1 심볼(60a)의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색일 수 있다.
상기 제2 심볼(60b)의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라와 제2 칼라의 합성색(노란색)이고, 상기 제2 심볼(60b)의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 제1 칼라(녹색)이고, 상기 제2 심볼(60b)의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 흑색이고, 상기 제2 심볼(60b)의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색일 수 있다.
상기 제3 심볼(60c)의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라와 제2 칼라의 합성색(노란색)이고, 상기 제3 심볼(60c)의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 흑색이고, 상기 제3 심볼(60c)의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 제1 칼라(녹색)이고, 상기 제3 심볼(60c)의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색일 수 있다,
상기 제4 심볼(60d)의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제2 칼라(적색)이고, 상기 제4 심볼(60d)의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 제1 칼라(녹색)이고, 상기 제4 심볼(60d)의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 제1 칼라(녹색)이고, 상기 제4 심볼(60d)의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색일 수 있다. 상기 제1 칼라는 삼원색 중에서 하나이고, 상기 제2 칼라는 삼원색 중에서 다른 하나일 수 있다.
제1 내지 제4 심볼들(60a~60d)은 절대 위치 심볼들(61a~61d)과 증분형 위치 심볼(62)의 빛의 색합성에 의하여 형성될 수 있다. 절대 위치 심볼들은 2 X 2 세그먼트들로 구성되고 제1 칼라의 서로 다른 패턴을 포함할 수 있다.
제1 절대 위치 심볼(61a)은 제1 방향의 제1 상태(“HIGH”) 및 제2 방향의 제1 상태(“HIGH”)를 나타낸다. 제2 절대 위치 심볼(61b)은 제1 방향의 제2 상태(“LOW”) 및 제2 방향의 제1 상태(“HIGH”)를 나타낸다. 제3 절대 위치 심볼(61c)은 제1 방향의 제1 상태(“HIGH”) 및 제2 방향의 제2 상태(“LOW”)를 나타낸다. 제4 절대 위치 심볼(61d)은 제1 방향의 제2 상태(“LOW”) 및 제2 방향의 제2 상태(“LOW”)를 나타낸다. 제1 내지 제4 절대 위치 심볼들(61a~61d)은 제1 칼라를 가지고 서로 다른 패턴을 가진다.
상기 제1 절대 위치 심볼(61a)의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라(녹색)이고, 상기 제1 절대 위치 심볼(61a)의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 흑색이고, 상기 제1 절대 위치 심볼(61a)의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 흑색이고, 상기 제1 절대 위치 심볼(61a)의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색일 수 있다.
상기 제2 절대 위치 심볼(61b)의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라(녹색)이고, 상기 제2 절대 위치 심볼(61b)의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 제1 칼라(녹색)이고, 상기 제2 절대 위치 심볼(61b)의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 흑색이고, 상기 제2 절대 위치 심볼(61b)의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색일 수 있다.
상기 제3 절대 위치 심볼(61c)의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라(녹색)이고, 상기 제3 절대 위치 심볼(61c)의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 흑색이고, 상기 제3 절대 위치 심볼(61c)의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 제1 칼라(녹색)이고, 상기 제3 절대 위치 심볼(61c)의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색일 수 있다,
상기 제4 절대 위치 심볼(61d)의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 흑색이고, 상기 제4 절대 위치 심볼(61d)의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 제1 칼라(녹색)이고, 상기 제4 절대 위치 심볼(61d)의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 제1 칼라(녹색)이고, 상기 제4 절대 위치 심볼(61d)의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색일 수 있다.
증분형 위치 심볼(62)은 2 X 2 세그먼트들로 구성될 수 있다. 상기 증분형 위치 심볼(62)의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제2 칼라(적색)이고, 상기 증분형 위치 심볼(62)의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 흑색이고, 상기 증분형 위치 심볼(62)의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 흑색이고, 상기 증분형 위치 심볼(62)의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색일 수 있다.
제1 심볼(60a)은 제1 절대 위치 심볼(61a)과 증분형 위치 심볼(62)의 빛의 색합성에 의하여 형성될 수 있다. 제2 심볼(60b)은 제2 절대 위치 심볼(61b)과 증분형 위치 심볼(62)의 빛의 색합성에 의하여 형성될 수 있다. 제3 심볼(60c)은 제3 절대 위치 심볼(61c)과 증분형 위치 심볼(62)의 빛의 색합성에 의하여 형성될 수 있다. 제4 심볼(60d)은 제4 절대 위치 심볼(61d)과 증분형 위치 심볼(62)의 빛의 색합성에 의하여 형성될 수 있다.
제1 내지 제4 심볼들(60a~60d)은 제1 방향 및 제2 방향으로 배열되어 이진코드를 나타낼 수 있다. 이진 코드는 의사 잡음 코드(Pseudo-random-code)일 수 있다. 의사 잡음 코드는 3 비트의 코드워드를 포함할 수 있다. 상기 의사 잡음 코드의 시퀀스는 ‘001110100’일 수 있고, 3 비트의 코드워드로 구성될 수 있다. 의사 잡음 코드의 각 비트는 “제1 상태(HIGH)” 또는 “제2 상태(LOW)”를 나타낸다.
제1 내지 제4 심볼들(60a~60d)의 배열은 2차원 칼라 스케일 패턴(612)을 구성할 수 있다. 상기 2차원 칼라 스케일 패턴(612)은 제1 내지 제4 절대 위치 심볼의 배열에 의한 2차원 절대 위치 패턴(614)과 증분형 위치 심볼에 의하여 증분형 위치 패턴(616)의 색합성에 의하여 형성될 수 있다.
2차원 칼라 스케일 패턴(612)은 흑색과 제1 칼라로 구성된 2차원 절대 위치 패턴(614)과 흑색과 제2 칼라로 구성된 2차원 증분형 위치 패턴(616)을 색합성을 통하여 생성된다.
도 24를 참조하면, 제 1 방향의 시퀀스는 ‘001110100’일 수 있고, 제2 방향의 시퀀스는 ‘001110100’일 수 있다. 각 시퀀스 좌표에 해당하는 위치에 대응하는 심볼이 배치된다.
광센서 어레이(photo-sensor array; 140)가 상기 2차원 칼라 스케일 패턴(612)을 촬상한 후, 제1 칼라로 구성된 제1 칼라 채널 이미지(614‘)가 생성될 수 있다. 또는, 상기 제1 칼라 채널 이미지(614’)는 2차원 절대 위치 패턴의 일부(B’)를 포함할 수 있다. 상기 제1 칼라 채널 이미지(614‘)의 일부(B’)는 절대 위치를 디코딩하기 위하여 제1 방향으로 적어도 하나의 코드워드를 포함하고, 제2 방향으로 적어도 하나의 코드워드를 포함할 수 있다.
상기 제1 칼라 채널 이미지(614‘)에서, 우측에 별도로 표시된 한 줄의 절대 위치 패턴은 2차원 칼라 스케일 패턴의 가장 좌측의 한 줄을 나타낸다. 제2 방향으로 배열된 패턴의 신호 레벨을 검출하면, 제2 방향의 코드워드가 판독될 수 있다.
한편, 제2 방향의 코드 워드를 판독하기 위하여, 제2 방향의 코드워드는 제1 방향의 신호들을 평균하여 획득될 수 있다. 즉, 총 18개의 세그먼트들 중에서 모두 흑색인 제1 영역, 총 18개의 세그먼트들 중에서 9개가 제1 칼라(녹색)인 제2 영역, 및 총 18개의 세그먼트들 중에서 14개가 제1 칼라(녹색)인 제3 영역으로 구분될 수 있다. 이들 3 영역의 조합은 제1 방향의 “제1 상태(HIGH)” 또는 “제2 상태(LOW)”를 나타낼 수 있다.
상기 제1 칼라 채널 이미지(614‘)에서, 하측에 별도로 표시된 한 줄의 절대 위치 패턴은 2차원 칼라 스케일 패턴의 가장 상측의 한 줄을 나타낸다. 제1 방향으로 배열된 패턴의 신호 레벨을 검출하면, 제1 방향의 코드워드가 판독될 수 있다.
한편, 제2 방향의 코드 워드를 판독하기 위하여, 제2 방향의 코드워드는 제1 방향의 신호들을 평균하여 획득될 수 있다. 즉, 총 18개의 세그먼트들 중에서 모두 흑색인 제1 영역, 총 18개의 세그먼트들 중에서 9개가 제1 칼라(녹색)인 제2 영역, 및 총 18개의 세그먼트들 중에서 14개가 제1 칼라(녹색)인 제3 영역으로 구분될 수 있다. 이들 3 영역의 조합은 제1 방향의 “제1 상태(HIGH)” 또는 “제2 상태(LOW)”를 나타낼 수 있다.
도 25를 참조하면, 광센서 어레이(photo-sensor array; 140)가 상기 2차원 칼라 스케일 패턴(612)을 촬상한 후, 제2 칼라로 구성된 제2 칼라 채널 이미지(616‘)가 생성될 수 있다.
증분형 위치 패턴(616)은 제 1 방향으로 제2 칼라(적색)와 흑색이 교번하여 배치될 수 있다. 증분형 위치 패턴(616)은 제 2 방향으로 제2 칼라와 흑색이 교번하여 배치될 수 있다.
제2 칼라 채널 이미지(616‘)에서, 우측에 별도로 표시된 한 줄의 증분형 위치 패턴은 2차원 칼라 스케일 패턴의 가장 좌측의 한 줄을 나타낸다. 제2 방향으로 배열된 패턴의 신호 레벨을 검출하면, 제2 방향의 증분형 코드가 판독될 수 있다.
제2 칼라 채널 이미지(616‘)에서, 하측에 별도로 표시된 한 줄의 증분형 위치 패턴은 2차원 칼라 스케일 패턴의 가장 상측의 한 줄을 나타낸다. 제1 방향으로 배열된 패턴의 신호 레벨을 검출하면, 제1 방향의 증분형 코드가 판독될 수 있다.
한편, 제1 방향의 증분형 코드를 판독하기 위하여, 제1 방향의 증분형 코드는 제2 방향의 신호들을 평균하여 획득될 수 있다. 즉, 총 18개의 세그먼트들 중에서 모두 흑색인 제1 영역, 총 18개의 세그먼트들 중에서 9개가 제2 칼라(적색)인 제2 영역으로 구분될 수 있다. 이들 2 영역의 조합은 제1 방향의 바코드 또는 제2 방향의 증분형 코드를 나타낼 수 있다.
도 26을 참조하면, B 영역으로 표시된 칼라 이미지는 제1 칼라 채널 이미지(614‘)에서 B’ 영역으로 표시되고, 제2 칼라 채널 이미지(616‘)에서 B‘’ 영역으로 표시된다. 제1 칼라 채널 이미지(614‘)에서 B’ 영역은 제1 방향의 코드 워드는 제2 방향으로 평균화된 후 판단된다. 제1 칼라 채널 이미지(614‘)에서 B’ 영역은 제2 방향의 코드 워드는 제1 방향으로 평균화된 후 판단된다.
상기 제1 칼라 채널 이미지(614‘)로부터 상기 특정 위치에서 제1 방향에서 제1 절대 위치 코드 워드(예를 들어, ‘111’)를 판독하여 제1 방향의 제1 대략 절대 위치를 결정하고, 제2 방향에서 제2 절대 위치 코드 워드(예를 들어, ‘011’)를 판독하여 제2 방향의 제2 대략 절대 위치를 결정할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 칼라 채널 이미지로(614‘)부터 제2 방향의 제1 칼라 채널 신호(614a)를 생성할 수 있다. 제1 방향의 제1 칼라 채널 신호(614a)는 제2 방향으로 평균하여 얻어질 수 있다. 상기 제1 방향의 제1 칼라 채널 신호(614a)로부터 상기 특정 위치에서 제1 방향으로 신호레벨을 이용하여 제1 절대 위치의 코드 워드를 판독할 수 있다. 제1 방향에서 상기 제1 절대 위치의 코드 워드에 대응하는 룩업 테이블을 이용하여 제1 절대 위치 값을 산출할 수 있다. 상기 제1 절대 위치 값을 이용하여 제1 대략 절대 위치를 산출할 수 있다.
상기 제1 칼라 채널 이미지로부터 상기 특정 위치에서 제2 방향으로 신호레벨을 이용하여 제2 절대 위치의 코드 워드를 판독할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 칼라 채널 이미지로(614‘)부터 제2 방향의 제1 칼라 채널 신호(614b)를 생성할 수 있다. 제2 방향의 제1 칼라 채널 신호(614b)는 제1 방향으로 평균하여 얻어질 수 있다. 제2 방향에서 상기 제2 절대 위치의 코드 워드에 대응하는 룩업 테이블을 이용하여 제2 절대 위치 값을 산출할 수 있다. 상기 제2 절대 위치 값을 이용하여 제2 대략 절대 위치를 산출할 수 있다.
도 27은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 칼라스케일을 구성하는 심볼들을 나타내는 개념도이다.
도 27을 참조하면, 칼라 스케일은, 제1 폭(w)을 가지고 제1 상태("HIGH")를 나타내는 제1 심볼(70a) 및 상기 제1 폭(w)을 가지고 제2 상태("LOW")를 나타내는 제2 심볼(70b)을 이용하여 이진 코드를 나타내도록 배열된다. 상기 제1 심볼(70a)은 동일한 구조의 2 개 이상의 세그먼트들로 분할된다. 상기 제2 심볼(70b)은 동일한 구조의 2 개 이상으로 세그먼트들로 분할된다. 상기 제1 심볼(70a)은 상기 제2 심볼(70b)과 동일한 형상 구조를 가지나, 서로 다른 색 구조를 가질 수 있다.
상기 제1 심볼(70a) 및 상기 제2 심볼(70b) 각각은 4개의 세그먼트를 가질 수 있다. 상기 제1 심볼(70a)의 제1 및 제2 세그먼트는 제1 칼라(적색)를 가지고, 상기 제1 심볼(70a)의 제3 세그먼트는 제1 칼라(적색)와 제2 칼라(녹색)로 합성된 칼라(노란색)를 가지고, 상기 제1 심볼(70a)의 제4 세그먼트는 제2 칼라(녹색)를 가질 수 있다, 상기 제2 심볼(70b)의 제1 및 제2 세그먼트는 흑색을 가지고, 상기 제2 심볼(70b)의 제3 및 제4 세그먼트는 제2 칼라(녹색)를 가질 수 있다.
제1 절대 위치 심볼(71a) 및 제2 절대 위치 심볼(71b) 각각은 4개의 세그먼트를 가질 수 있다. 제1 절대 위치 심볼(71a)의 제1 내지 제3 세그먼트는 제1 칼라(적색)을 가지고, 제1 절대 위치 심볼(71a)의 제4 세그먼트는 흑색일 수 있다. 상기 제2 절대 위치 심볼(71b)의 제1 내지 제4 세그먼트는 흑색일 수 있다.
증분형 위치 심볼(72)는 4개의 세그먼트를 가질 수 있다. 증분형 위치 심볼(72)의 제1 및 제2 세그먼트는 흑색이고, 증분형 위치 심볼(72)의 제3 및 제4 세그먼트는 제2 칼라(녹색)일 수 있다.
상기 제1 심볼(70a)은 제1 절대 위치 심볼(71a)과 증분형 위치 심볼(72)의 색합성에 의하여 형성될 수 있다. 상기 제2 심볼(70b)은 제2 절대 위치 심볼(71b)과 증분형 위치 심볼(72)의 색합성에 의하여 형성될 수 있다.
도 28은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 칼라스케일을 구성하는 심볼들을 나타내는 개념도이다.
도 28을 참조하면, 칼라 스케일은, 제1 폭(w)을 가지고 제1 상태("HIGH")를 나타내는 제1 심볼(80a) 및 상기 제1 폭(w)을 가지고 제2 상태("LOW")를 나타내는 제2 심볼(80b)을 이용하여 이진 코드를 나타내도록 배열된다. 상기 제1 심볼(80a)은 동일한 구조의 2 개 이상의 세그먼트들로 분할된다. 상기 제2 심볼(80b)은 동일한 구조의 2 개 이상으로 세그먼트들로 분할된다. 상기 제1 심볼(80a)은 상기 제2 심볼(80b)과 동일한 형상 구조를 가지나, 서로 다른 색 구조를 가질 수 있다.
상기 제1 심볼(80a) 및 상기 제2 심볼(80b) 각각은 4개의 세그먼트를 가질 수 있다. 상기 제1 심볼(80a)의 제1 세그먼트는 제1 칼라(적색)를 가지고, 상기 제1 심볼(80a)의 제2 세그먼트는 제1 칼라와 제2 칼라의 합성된 색을 가지고, 상기 제1 심볼(80a)의 제3 세그먼트는 제2 칼라(녹색)를 가지고, 상기 제1 심볼(80a)의 제4 세그먼트는 흑색을 가질 수 있다,
상기 제2 심볼(80b)의 제1 세그먼트는 흑색을 가지고, 상기 제2 심볼(80b)의 제2 세그먼트는 제2 칼라를 가지고, 제2 심볼의 제3 세그먼트는 제1 칼라와 제2 칼라의 합성된 색을 가지고, 상기 제2 심볼(80b)의 제4 세그먼트는 제1 칼라(적색)를 가질 수 있다.
제1 절대 위치 심볼(81a) 및 제2 절대 위치 심볼(81b) 각각은 4개의 세그먼트를 가질 수 있다. 제1 절대 위치 심볼(81a)의 제1 내지 제2 세그먼트는 제1 칼라(적색)을 가지고, 제1 절대 위치 심볼(81a)의 제3 및 제4 세그먼트는 흑색일 수 있다. 상기 제2 절대 위치 심볼(81b)의 제1 및 제2 세그먼트는 흑색이고, 상기 제2 절대 위치 심볼(81b)의 제3 및 제4 세그먼트는 제1 칼라(적색)일 수 있다.
증분형 위치 심볼(82)는 4개의 세그먼트를 가질 수 있다. 증분형 위치 심볼(82)의 제1 세그먼트는 흑색이고, 증분형 위치 심볼(82)의 제2 및 제3 세그먼트는 제2 칼라(녹색)일 수 있다. 증분형 위치 심볼(82)의 제4 세그먼트는 흑색일 수 있다.
상기 제1 심볼(80a)은 제1 절대 위치 심볼(81a)과 증분형 위치 심볼(82)의 색합성에 의하여 형성될 수 있다. 상기 제2 심볼(80b)은 제2 절대 위치 심볼(81b)과 증분형 위치 심볼(82)의 색합성에 의하여 형성될 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110: 칼라스케일
112: 칼라 스케일 패턴

Claims (29)

  1. 제1 폭(w)을 가지고 제1 상태("HIGH")를 나타내는 제1 심볼 및
    상기 제1 폭(w)을 가지고 제2 상태("LOW")를 나타내는 제2 심볼을 이용하여 이진 코드를 나타내도록 배열된 칼라 스케일에 있어서,
    상기 제1 심볼 및 상기 제2 심볼 각각은 동일한 구조의 2 개 이상의 세그먼트들로 분할되고,
    상기 제1 심볼은 상기 제2 심볼과 동일한 형상을 가지나, 서로 다른 칼라 패턴을 가지고,
    상기 제1 심볼 및 상기 제2 심볼 각각은 2개의 세그먼트를 가지고,
    상기 제1 심볼의 제1 세그먼트는 제1 칼라와 제2 칼라로 합성된 색을 가지고,
    상기 제1 심볼의 제2 세그먼트는 흑색이고,
    상기 제2 심볼의 제1 세그먼트는 상기 제2 칼라이고,
    상기 제2 심볼의 제2 세그먼트는 상기 제1 칼라인 것을 특징으로 하는 절대위치 칼라 스케일.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 폭(w)을 가지고 제1 상태("HIGH")를 나타내는 제1 심볼 및
    상기 제1 폭(w)을 가지고 제2 상태("LOW")를 나타내는 제2 심볼을 이용하여 이진 코드를 나타내도록 배열된 칼라 스케일에 있어서,
    상기 제1 심볼 및 상기 제2 심볼 각각은 동일한 구조의 2 개 이상의 세그먼트들로 분할되고,
    상기 제1 심볼은 상기 제2 심볼과 동일한 형상을 가지나, 서로 다른 칼라 패턴을 가지고,
    상기 제1 심볼 및 상기 제2 심볼 각각은 4개의 세그먼트를 가지고,
    상기 제1 심볼의 제1 및 제2 세그먼트는 제1 칼라를 가지고,
    상기 제1 심볼의 제3 세그먼트는 제1 칼라와 제2 칼라로 합성된 칼라를 가지고,
    상기 제1 심볼의 제4 세그먼트는 제2 칼라를 가지고,
    상기 제2 심볼의 제1 및 제2 세그먼트는 흑색을 가지고,
    상기 제2 심볼의 제3 및 제4 세그먼트는 제2 칼라를 가지는 것을 특징으로 하는 절대위치 칼라 스케일.
  6. 제1 폭(w)을 가지고 제1 상태("HIGH")를 나타내는 제1 심볼 및
    상기 제1 폭(w)을 가지고 제2 상태("LOW")를 나타내는 제2 심볼을 이용하여 이진 코드를 나타내도록 배열된 칼라 스케일에 있어서,
    상기 제1 심볼 및 상기 제2 심볼 각각은 동일한 구조의 2 개 이상의 세그먼트들로 분할되고,
    상기 제1 심볼은 상기 제2 심볼과 동일한 형상을 가지나, 서로 다른 칼라 패턴을 가지고,
    상기 제1 심볼 및 상기 제2 심볼 각각은 4개의 세그먼트를 가지고,
    상기 제1 심볼의 제1 세그먼트는 제1 칼라를 가지고,
    상기 제1 심볼의 제2 세그먼트는 제1 칼라와 제2 칼라로 합성된 칼라를 가지고,
    상기 제1 심볼의 제3 세그먼트는 제2 칼라를 가지고,
    상기 제1 심볼의 제4 세그먼트는 흑색을 가지고,
    상기 제2 심볼의 제1 세그먼트는 흑색을 가지고,
    상기 제2 심볼의 제2 세그먼트는 제2 칼라를 가지고
    상기 제2 심볼의 제3 세그먼트는 제1 칼라와 제2 칼라로 합성된 칼라를 가지고,
    상기 제2 심볼의 제4 세그먼트는 제1 칼라를 가지는 것을 특징으로 하는 절대위치 칼라 스케일.
  7. 제1 폭(w)을 가지고 제1 상태("HIGH")를 나타내는 제1 심볼 및
    상기 제1 폭(w)을 가지고 제2 상태("LOW")를 나타내는 제2 심볼을 이용하여 이진 코드를 나타내도록 배열된 칼라 스케일에 있어서,
    상기 제1 심볼 및 상기 제2 심볼 각각은 동일한 구조의 2 개 이상의 세그먼트들로 분할되고,
    상기 제1 심볼은 동일한 구조의 제1 절대 위치 심볼과 증분형 위치 심볼의 색합성에 의하여 형성되고,
    상기 제2 심볼은 동일한 구조의 제2 절대 위치 심볼과 상기 증분형 위치 심볼의 색합성에 의하여 형성되고,
    제1 절대 위치 심볼 및 제2 절대 위치 심볼은 흑색 및 제1 칼라를 이용하여 제1 상태("HIGH") 또는 제2 상태("LOW")를 나타내고,
    상기 증분형 위치 심볼은 흑색 및 제2 칼라를 포함하는 것을 특징으로 하는 절대 위치 칼라 스케일.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 심볼 및 상기 제2 심볼은 2개의 세그먼트를 가지고,
    상기 제1 절대 위치 심볼의 제1 세그먼트는 흑색을 가지고,
    상기 제1 절대 위치 심볼의 제2 세그먼트는 제1 칼라를 가지고,
    상기 제2 절대 위치 심볼의 제1 세그먼트는 흑색을 가지고,
    상기 제2 절대 위치 심볼의 제2 세그먼트는 흑색을 가지고,
    상기 증분형 위치 심볼의 제1 세그먼트는 제2 칼라를 가지고,
    상기 증분형 위치 심볼의 제2 세그먼트는 흑색을 가지는 것을 특징으로 하는 절대 위치 칼라 스케일.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 심볼 및 상기 제2 심볼은 2개의 세그먼트를 가지고,
    상기 제1 절대 위치 심볼의 제1 세그먼트는 제1 칼라를 가지고,
    상기 제1 절대 위치 심볼의 제2 세그먼트는 흑색을 가지고,
    상기 제2 절대 위치 심볼의 제1 세그먼트는 흑색을 가지고,
    상기 제2 절대 위치 심볼의 제2 세그먼트는 제1 칼라를 가지고,
    상기 증분형 위치 심볼의 제1 세그먼트는 제2 칼라를 가지고,
    상기 증분형 위치 심볼의 제2 세그먼트는 흑색을 가지는 것을 특징으로 하는 절대 위치 칼라 스케일.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 심볼 및 상기 제2 심볼은 4개의 세그먼트를 가지고,
    상기 제1 절대 위치 심볼의 제1 내지 제3 세그먼트는 제1 칼라를 가지고,
    상기 제1 절대 위치 심볼의 제4 세그먼트는 흑색을 가지고,
    상기 제2 절대 위치 심볼의 제1 내지 제4 세그먼트는 흑색을 가지고,
    상기 증분형 위치 심볼의 제1 내지 제2 세그먼트는 흑색을 가지고,
    상기 증분형 위치 심볼의 제3 내지 제4 세그먼트는 제2 칼라를 가지는
    것을 특징으로 하는 절대 위치 칼라 스케일.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 심볼 및 상기 제2 심볼은 4개의 세그먼트를 가지고,
    상기 제1 절대 위치 심볼의 제1 및 제2 세그먼트는 제1 칼라를 가지고,
    상기 제1 절대 위치 심볼의 제3 및 제4 세그먼트는 흑색을 가지고,
    상기 제2 절대 위치 심볼의 제1 및 제2 세그먼트는 흑색을 가지고,
    상기 제2 절대 위치 심볼의 제3 및 제4 세그먼트는 제1 칼라를 가지고,
    상기 증분형 위치 심볼의 제1 및 제4 세그먼트는 흑색을 가지고,
    상기 증분형 위치 심볼의 제2 및 제3 세그먼트는 제2 칼라를 가지는
    것을 특징으로 하는 절대 위치 칼라 스케일.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 2 X 2 세그먼트들로 구성된 제1 내지 제4 심볼들을 이용하여 이진 코드를 나타내도록 배열된 2차원 칼라 스케일에 있어서,
    제1 심볼은 제1 방향의 제1 상태 및 제2 방향의 제1 상태를 나타내고,
    제2 심볼은 제1 방향의 제2 상태 및 제2 방향의 제1 상태를 나타내고,
    제3 심볼은 제1 방향의 제1 상태 및 제2 방향의 제2 상태를 나타내고,
    제4 심볼은 제1 방향의 제2 상태 및 제2 방향의 제2 상태를 나타내고,
    제1 내지 제4 심볼들은 제1 칼라 및 제2 칼라를 가지고 서로 다른 칼라 패턴을 가지고,
    상기 제1 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라와 제2 칼라를 합성한 칼라이고,
    상기 제1 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 흑색이고,
    상기 제1 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 흑색이고,
    상기 제1 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색이고,
    상기 제2 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라와 제2 칼라를 합성한 칼라이고,
    상기 제2 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 제2 칼라이고,
    상기 제2 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 흑색이고,
    상기 제2 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색이고,
    상기 제3 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라와 제2 칼라를 합성한 칼라이고,
    상기 제3 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 흑색이고,
    상기 제3 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 제2 칼라고,
    상기 제3 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색이고,
    상기 제4 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라이고,
    상기 제4 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 제2 칼라이고,
    상기 제4 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 제2 칼라이고,
    상기 제4 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색인 것을 특징으로 하는
    2차원 칼라 스케일.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제1 칼라는 삼원색 중에서 하나이고,
    상기 제2 칼라는 삼원색 중에서 다른 하나인 것을 특징으로 하는 2차원 칼라 스케일.
  16. 제1 칼라로 구성된 절대 위치 패턴과 제2 칼라로 구성된 증분형 위치 패턴을 색합성을 통하여 생성된 칼라 스케일에 대한 칼라 이미지를 획득하는 단계;
    상기 칼라 이미지를 칼라 별로 분리하여 제1 칼라로 구성된 절대 위치 패턴을 포함하는 제1 칼라 채널 신호 및 상기 제2 칼라로 구성된 증분형 위치 패턴을 포함하는 제2 칼라 채널 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 칼라 채널 신호로부터 특정 위치에서 절대 위치 코드 워드를 판독하여 절대 위치를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 스케일 위치 판독 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    증분형 위치 패턴에 해당하는 제2 칼라 채널 신호를 이용하여 상기 특정 위치에서 위상값과 상세 상대 위치를 결정하는 단계; 및
    상기 절대 위치와 상기 상세 상대 위치를 이용하여 상세 절대 위치를 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 스케일 위치 판독 방법.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 칼라 채널 신호로부터 특정 위치에서 절대 위치 코드 워드를 판독하여 절대 위치를 결정하는 단계는:
    상기 제1 칼라 채널 신호로부터 상기 특정 위치에서 신호레벨을 이용하여 절대 위치의 코드 워드를 판독하는 단계;
    상기 절대 위치의 코드 워드에 대응하는 룩업 테이블을 이용하여 절대 위치 값을 산출하는 단계; 및
    상기 절대 위치 값을 이용하여 절대 위치를 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 스케일 위치 판독 방법.
  19. 제16 항에 있어서,
    증분형 위치 패턴에 해당하는 제2 칼라 채널 신호를 이용하여 상기 특정 위치에서 위상값과 상세 상대 위치를 결정하는 단계는:
    상기 제2 칼라 채널 신호를 공간 주파수 영역으로 푸리에 변환하여 푸리어 스펙트럼을 산출하는 단계;
    상기 푸리어 스펙트럼을 필터링하여 양의 공간 주파수 성분을 추출하는 단계;
    양의 공간 주파수 성분을 위치 공간으로 역푸리에 변환하여 위상을 계산하는 단계;
    상기 위상에서 위상 불연속 위치를 감지하여 위상 펼침을 수행하는 단계; 및
    특정 위치에서 위상값을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 스케일 위치 판독 방법.
  20. 제16 항에 있어서,
    상기 절대 위치 패턴은 절대 위치를 나타내는 이진 코드에서 제1 상태를 나타낸 위치에서 제1 칼라로 채색되고,
    상기 증분형 위치 패턴은 제2 칼라로 주기적으로 채색되는 것을 특징으로 하는 칼라 스케일 위치 판독 방법.
  21. 제16 항에 있어서,
    상기 증분형 위치 패턴은 제1 칼라로 주기적으로 채색되고,
    상기 절대 위치 패턴은 절대 위치를 나타내는 이진 코드에서 제1 상태와 제2 상태에 따라 서로 다른 위치에서 제2 칼라로 채색되는 것을 특징으로 하는 칼라 스케일 위치 판독 방법.
  22. 제1 칼라로 구성된 2차원 절대 위치 패턴과 제2 칼라로 구성된 2차원 증분형 위치 패턴을 색합성을 통하여 생성된 2차원 칼라 스케일에 대한 칼라 이미지를 획득하는 단계;
    상기 칼라 이미지를 칼라 별로 분리하여 제1 칼라로 구성된 2차원 절대 위치 패턴을 포함하는 제1 칼라 채널 이미지 및 상기 제2 칼라로 구성된 2차원 증분형 위치 패턴을 포함하는 제2 칼라 채널 이미지를 생성하는 단계;
    2차원 증분형 위치 패턴에 해당하는 제2 칼라 채널 이미지를 이용하여 특정 위치에서 제1 방향의 제1 위상값과 제2 방향의 제2 위상값 그리고 제1 방향의 제1 상세 상대 위치 및 제2 방향의 제2 상세 상대 위치를 결정하는 단계;
    상기 제1 칼라 채널 이미지로부터 상기 특정 위치에서 제1 방향에서 제1 절대 위치 코드 워드를 판독하여 제1 방향의 제1 절대 위치를 결정하고, 제2 방향에서 제2 절대 위치 코드 워드를 판독하여 제2 방향의 제2 절대 위치를 결정하는 단계; 및
    상기 제1 절대 위치와 상기 제1 상세 상대 위치를 이용하여 제1 상세 절대 위치를 산출하고, 상기 제2 절대 위치와 상기 제2 상세 상대 위치를 이용하여 제2 상세 절대 위치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 칼라 스케일 위치 판독 방법.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 제1 칼라 채널 이미지로부터 상기 특정 위치에서 제1 방향에서 제1 절대 위치 코드 워드를 판독하여 제1 방향의 제1 절대 위치를 결정하고, 제2 방향에서 제2 절대 위치 코드 워드를 판독하여 제2 방향의 제2 절대 위치를 결정하는 단계는:
    상기 제1 칼라 채널 이미지로부터 상기 특정 위치에서 제1 방향으로 신호레벨을 이용하여 제1 절대 위치의 코드 워드를 판독하는 단계;
    제1 방향에서 상기 제1 절대 위치의 코드 워드에 대응하는 룩업 테이블을 이용하여 제1 절대 위치 값을 산출하는 단계;
    상기 제1 절대 위치 값을 이용하여 제1 절대 위치를 산출하는 단계;
    상기 제1 칼라 채널 이미지로부터 상기 특정 위치에서 제2 방향으로 신호레벨을 이용하여 제2 절대 위치의 코드 워드를 판독하는 단계;
    제2 방향에서 상기 제2 절대 위치의 코드 워드에 대응하는 룩업 테이블을 이용하여 제2 절대 위치 값을 산출하는 단계; 및
    상기 제2 절대 위치 값을 이용하여 제2 절대 위치를 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 칼라 스케일 위치 판독 방법.
  24. 제22 항에 있어서,
    2차원 증분형 위치 패턴에 해당하는 제2 칼라 채널 이미지를 이용하여 특정 위치에서 제1 방향의 제1 위상값과 제2 방향의 제2 위상값 그리고 제1 방향의 제1 상세 상대 위치 및 제2 방향의 제2 상세 상대 위치를 결정하는 단계는:
    상기 제2 칼라 채널 이미지에서 제1 방향의 제2 칼라 채널 신호를 생성하는 단계;
    제1 방향의 제2 칼라 채널 신호를 공간 주파수 영역으로 푸리에 변환하여 제1 방향 푸리어 스펙트럼을 산출하는 단계;
    상기 제1 방향 푸리어 스펙트럼을 필터링하여 양의 제1 방향 공간 주파수 성분을 추출하는 단계;
    양의 제1 방향 공간 주파수 성분을 위치 공간으로 역푸리에 변환하여 제1 위상을 계산하는 단계;
    상기 제1 위상에서 위상 불연속 위치를 감지하여 위상 펼침을 수행하는 단계;
    특정 위치에서 제1 위상값을 산출하는 단계;
    상기 제2 칼라 채널 이미지에서 제2 방향의 제2 칼라 채널 신호를 생성하는 단계;
    제2 방향의 제2 칼라 채널 신호를 공간 주파수 영역으로 푸리에 변환하여 제2 방향 푸리어 스펙트럼을 산출하는 단계;
    상기 제2 방향 푸리어 스펙트럼을 필터링하여 양의 제2 방향 공간 주파수 성분을 추출하는 단계;
    양의 제2 방향 공간 주파수 성분을 위치 공간으로 역푸리에 변환하여 제2 위상을 계산하는 단계;
    상기 제2 위상에서 위상 불연속 위치를 감지하여 위상 펼침을 수행하는 단계; 및
    특정 위치에서 제2 위상값을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 칼라 스케일 위치 판독 방법.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 2차원 칼라 스케일은 2 X 2 세그먼트들로 구성된 제1 내지 제4 심볼들을 이용하여 이진 코드를 나타내도록 배열되고,
    상기 제1 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라이고,
    상기 제1 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 제2 칼라이고,
    상기 제1 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 제2 칼라이고,
    상기 제1 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색이고,
    상기 제2 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라이고,
    상기 제2 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 흑색이고,
    상기 제2 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 제2 칼라이고,
    상기 제2 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색이고,
    상기 제3 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라이고,
    상기 제3 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 제2 칼라이고,
    상기 제3 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 흑색이고,
    상기 제3 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색이고,
    상기 제4 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라이고,
    상기 제4 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 흑색이고,
    상기 제4 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 흑색이고,
    상기 제4 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색인 것을 특징으로 하는
    2차원 칼라 스케일 위치 판독 방법.
  26. 제 22 항에 있어서,
    상기 2차원 칼라 스케일은 2 X 2 세그먼트들로 구성된 제1 내지 제4 심볼들을 이용하여 이진 코드를 나타내도록 배열되고,
    상기 제1 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라와 제2 칼라를 합성한 칼라이고,
    상기 제1 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 흑색이고,
    상기 제1 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 흑색이고,
    상기 제1 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색이고,
    상기 제2 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라와 제2 칼라를 합성한 칼라이고,
    상기 제2 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 제2 칼라이고,
    상기 제2 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 흑색이고,
    상기 제2 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색이고,
    상기 제3 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라와 제2 칼라를 합성한 칼라이고,
    상기 제3 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 흑색이고,
    상기 제3 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 제2 칼라고,
    상기 제3 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색이고,
    상기 제4 심볼의 (1,1) 좌표의 제1 세그먼트는 제1 칼라이고,
    상기 제4 심볼의 (1,2) 좌표의 제2 세그먼트는 제2 칼라이고,
    상기 제4 심볼의 (2,1) 좌표의 제3 세그먼트는 제2 칼라이고,
    상기 제4 심볼의 (2,2) 좌표의 제4 세그먼트는 흑색인 것을 특징으로 하는
    2차원 칼라 스케일 위치 판독 방법.
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