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JPH0610820B2 - Solid-state imaging device for pattern recognition - Google Patents
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JPH0610820B2 - Solid-state imaging device for pattern recognition - Google Patents

Solid-state imaging device for pattern recognition

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JPH0610820B2
JPH0610820B2 JP59077704A JP7770484A JPH0610820B2 JP H0610820 B2 JPH0610820 B2 JP H0610820B2 JP 59077704 A JP59077704 A JP 59077704A JP 7770484 A JP7770484 A JP 7770484A JP H0610820 B2 JPH0610820 B2 JP H0610820B2
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JP
Japan
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pattern
pixel
subject
image
recognizing
Prior art date
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JP59077704A
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弘一 関根
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はパターン認識用固体撮像装置に係り、特にその
画素の配置形状に関する。
Description: TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a solid-state image pickup device for pattern recognition, and more particularly to an arrangement shape of pixels thereof.

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

従来、固体撮像装置として第1図に示すように画素1…
が二次元状に配置されたエリアセンサを用いたパターン
認識装置がたとえば半導体装置の製造に際して使用され
ている。いま、被写体としてシリコンウエハを例にとる
と、通常ウエハには結晶方位を識別し得るようにオリエ
ンテーションフラットと称する切欠き部が形成されてい
る。そして、パターン認識により上記切欠き部を検知
(第1図中斜線部は、結像光学系により結像されたエリ
アセンサ撮像面上のウエハ像2の一例を示している)
し、この切欠き部を基準位置に合わせるようにウエハを
移動させることが行なわれている。特に、ウエハ上に集
積回路パターンを露光するプロセスに際してのパターン
認識は、第1図に示すx,y座標(基準座標)における
ウエハ像2の中心位置Aの変位情報(d,θ)およびそ
の切欠き部2′の方向情報を検知する必要がある。こ
の場合、従来のパターン認識装置にあっては、エリアセ
ンサによる撮像出力を画像メモリに一旦格納し、この格
納データを読み出してパターン認識のための演算処理を
行なうように構成されている。
Conventionally, as shown in FIG. 1, a pixel 1 ...
A pattern recognition device using area sensors arranged in a two-dimensional manner is used, for example, in manufacturing a semiconductor device. If a silicon wafer is taken as an example of the subject, a notch portion called an orientation flat is usually formed on the wafer so that the crystal orientation can be identified. Then, the above-mentioned cutout portion is detected by pattern recognition (the hatched portion in FIG. 1 shows an example of the wafer image 2 on the imaging surface of the area sensor formed by the imaging optical system).
Then, the wafer is moved so that the notch is aligned with the reference position. In particular, the pattern recognition in the process of exposing the integrated circuit pattern on the wafer is performed by the displacement information (d, θ) of the center position A of the wafer image 2 at the x, y coordinates (reference coordinates) shown in FIG. It is necessary to detect the direction information of the cutout portion 2 '. In this case, the conventional pattern recognition apparatus is configured to temporarily store the imaged output of the area sensor in the image memory, read the stored data, and perform the arithmetic processing for pattern recognition.

〔背景技術の問題点〕[Problems of background technology]

しかし、上述したような従来のパターン認識装置は、画
素数の多いエリアセンサおよび記憶容量の大きい画像メ
モリを必要とするので、システム価格が高価になる。換
言すれば、被写体のパターン認識能力と価格との比を考
えると、被写体のパターンが未知の場合には効果的であ
るが、被写体のパターンが既知の場合には上記能力対価
格比が必らずしもよくない。
However, the conventional pattern recognition device as described above requires an area sensor having a large number of pixels and an image memory having a large storage capacity, and thus the system price becomes expensive. In other words, considering the ratio between the pattern recognition ability of the subject and the price, it is effective when the subject pattern is unknown, but when the subject pattern is known, the above capacity-to-price ratio is necessary. The sushi is not good either.

また、上記従来の装置は、エリアセンサを用いるのでそ
の出力信号の読み出し、画像メモリの書き込み読み出
し、演算処理それぞれの所要時間が長くなり、パターン
認識の高速化が困難になる。また、演算処理のデータ量
も多いので、演算回路およびその周辺回路の構成が複雑
になり、高価になる。
Further, since the above-mentioned conventional device uses the area sensor, the time required for reading the output signal, writing and reading the image memory, and arithmetic processing becomes long, which makes it difficult to speed up pattern recognition. Moreover, since the amount of data for arithmetic processing is large, the configuration of the arithmetic circuit and its peripheral circuits becomes complicated and expensive.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、被写体パ
ターンが既知である場合に、基準座標に対する被写体パ
ターン像の変位量の認識処理を簡単化,高速化するため
のパターン撮像が可能であり、パターン認識装置のシス
テム価格の低減化および認識処理の高速化を図り得るパ
ターン認識用固体撮像装置を提供するものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and when the subject pattern is known, pattern imaging for simplifying and accelerating the recognition process of the displacement amount of the subject pattern image with respect to the reference coordinates is possible. A solid-state imaging device for pattern recognition, which can reduce the system price of the pattern recognition device and speed up the recognition process.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明のパターン認識用固体撮像装置は、既知の被写体
パターンの周縁部とほぼ同じ形状となるようにN個の画
素が環状に配置され、結像光学系により、被写体パター
ン像の周縁部が前記N個の画素上に結像されるように構
成した撮像面と、前記各画素における入射光強度に応じ
た信号を、第1番目の画素から第N番目の画素まで順次
時系列に読み出す手段とを具備する。そして、時系列に
読み出された信号出力パターン中の最小信号レベルを示
す画素の位置および最大信号レベルを示す画素の位置の
識別処理により基準座標に対する被写体のずれの方向を
認識する第1の認識手段と、時系列に読み出された信号
出力パターン中の最小信号レベルと最大信号レベルとの
差の演算処理により基準座標に対する被写体のずれの量
を認識する第2の認識手段と、時系列に読み出された信
号出力パターン中の特異パターンを示す画素の位置の識
別処理により基準座標上における被写体が有する特異形
状部分の位置を認識する第3の認識手段とを具備するこ
とを特徴としている。
In the solid-state imaging device for pattern recognition of the present invention, N pixels are annularly arranged so as to have substantially the same shape as the peripheral portion of the known subject pattern, and the peripheral portion of the subject pattern image is formed by the imaging optical system. An image pickup surface configured to form an image on N pixels, and means for sequentially reading a signal corresponding to the incident light intensity at each pixel from the first pixel to the Nth pixel in time series. It is equipped with. Then, the first recognition for recognizing the direction of the displacement of the subject with respect to the reference coordinates by the discrimination processing of the position of the pixel showing the minimum signal level and the position of the pixel showing the maximum signal level in the signal output pattern read in time series. Means, second recognizing means for recognizing the amount of displacement of the object with respect to the reference coordinates by calculating the difference between the minimum signal level and the maximum signal level in the signal output pattern read in time series, It is characterized by comprising a third recognition means for recognizing the position of the peculiar shape portion of the subject on the reference coordinates by the discrimination processing of the position of the pixel showing the peculiar pattern in the read signal output pattern.

上記構成のパターン認識用固体撮像装置であると、各画
素における入射光強度に応じた信号を、第1番目の画素
から第N番目の画素まで順次時系列に読み出し、この時
系列に読み出された信号出力パターンに基いて、基準座
標に対する被写体の変位量を認識できるため、例えば1
回の信号出力で、上記の変位量を把握することが可能と
なる。また、画素を環状に配置するために、使用画素数
も少なくできる。このため、認識処理システムの簡単
化、高速化できるようなパターン撮像が可能となり、パ
ターン認識装置のシステム価格の低減化、および認識処
理の高速化を図れるようになる。
In the solid-state imaging device for pattern recognition having the above configuration, the signal corresponding to the incident light intensity in each pixel is sequentially read in time series from the first pixel to the Nth pixel, and is read in this time series. The displacement amount of the subject with respect to the reference coordinates can be recognized based on the signal output pattern,
It is possible to grasp the above-mentioned displacement amount by outputting the signal once. Moreover, since the pixels are arranged in a ring shape, the number of pixels used can be reduced. Therefore, it is possible to perform pattern imaging that can simplify and speed up the recognition processing system, reduce the system cost of the pattern recognition device, and speed up the recognition processing.

〔発明の実施例〕Example of Invention

以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。第2図は、固体撮像装置の撮像面における画素(光
電変換素子)P〜Pの配置を示しており、被写体が
たとえばシリコンウエハである場合に対応してその周縁
部のパターン(既知である)とほぼ同じ形状(本例では
円環状)となるように一次元状に配置されている。上記
撮像面は、図示しない結像光学系の結像面に配置される
ことによって、被写体のパターン像が所定の倍率あるい
は縮尺率で結像されるものである。この場合、被写体パ
ターン像の周縁部(図中斜線で示す)21が前記各画素
〜P上に結像される。
An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 2 shows the arrangement of the pixels (photoelectric conversion elements) P 1 to P N on the image pickup surface of the solid-state image pickup device, and corresponds to the case where the subject is, for example, a silicon wafer, the pattern of the peripheral portion (known One-dimensionally arranged so as to have almost the same shape (in this example, an annular shape). The image pickup surface is arranged on the image pickup surface of an image pickup optical system (not shown) so that a pattern image of a subject is formed at a predetermined magnification or scale. In this case, the peripheral portion (indicated by diagonal lines in the figure) 21 of the subject pattern image is imaged on each of the pixels P 1 to P N.

さらに、画素P〜Pそれぞれの入射光強度に応じた
信号を画素P〜Pの順に時系列で読み出すための信
号出力手段(図示しないが電荷転送レジスタ、電荷電圧
変換回路など)が設けられている。したがって、円環の
長さ方向における入射光強度パターンに応じた信号を出
力可能な一次元センサが形成されている。
Further, the pixel P 1 to P N signal output means (not shown charge transfer register, such as a charge-voltage converting circuit) for reading a signal corresponding to each of the incident light intensity in time series in the order of the pixels P 1 to P N are It is provided. Therefore, a one-dimensional sensor capable of outputting a signal according to the incident light intensity pattern in the length direction of the ring is formed.

なお、第2図では、被写体のたとえば背後から照明した
状態で撮像した場合を想定しており、被写体像周縁部2
1が影として結像されている。
Note that, in FIG. 2, it is assumed that an image is captured, for example, in a state where the subject is illuminated from behind, and the subject image peripheral portion 2
1 is imaged as a shadow.

したがって、上記一次元センサにおいては、画素P
に対応する信号出力レベルは画像P〜P上の影
の大きさに逆対応し、たとえば第3図に示すような曲線
状の出力パターンとなる。この信号出力パターンは、基
準座標(画素P〜Pの配置中心を原点とするx,y
座標であり、x軸により画素PおよびPを第1象
限,第4象限に分離するものとする)に対する被写体像
中心位置Aのずれの量dおよび方向θに応じて変化する
ものである。このずれの方向θは、最小信号レベルVm
を示す画素Pmの位置および最大信号レベルVnを示す
画素Pnの位置の識別処理により検知可能である。ま
た、ずれの量dは最大信号レベルVnと最小信号レベル
Vmとの減算処理により検知可能である。
Therefore, in the one-dimensional sensor, the pixels P 1 to
The signal output level corresponding to P N corresponds inversely to the size of the shadows on the images P 1 to P N , and has a curved output pattern as shown in FIG. 3, for example. This signal output pattern has reference coordinates (x, y with the origin of the arrangement center of the pixels P 1 to P N ).
These are the coordinates, and the pixels P 1 and P N are separated into the first quadrant and the fourth quadrant by the x-axis) and vary depending on the amount d of deviation of the subject image center position A from the quadrant and the direction θ. . The direction θ of this deviation is the minimum signal level Vm.
Can be detected by the identification processing of the position of the pixel Pm that indicates the position and the position of the pixel Pn that indicates the maximum signal level Vn. The amount of deviation d can be detected by subtraction processing of the maximum signal level Vn and the minimum signal level Vm.

なお、上記中心位置のずれがない場合における信号出力
パターンの一例を第4図に示している。
Note that FIG. 4 shows an example of a signal output pattern in the case where the center position is not displaced.

また、前記信号出力パターンは被写体像周縁部21のパ
ターンの特徴を有するものであり、被写体像周縁部21
に特異な形状部分(本例ではウエハの切欠き部)がある
場合にはそれに対応した特異パターン部を有する。そし
て、この信号出力パターン中の特異パターン部のパター
ン認識処理および対応する画素位置の識別処理により基
準座標上におけるウエハ切欠き部の位置(角度)を検
知可能である。
The signal output pattern has the characteristics of the pattern of the subject image peripheral portion 21.
If there is a peculiar shape part (a cutout part of the wafer in this example), it has a peculiar pattern part corresponding thereto. Then, the position (angle) of the wafer cutout portion on the reference coordinates can be detected by the pattern recognition processing of the unique pattern portion in the signal output pattern and the identification processing of the corresponding pixel position.

上記実施例のパターン認識用固体撮像装置によれば、既
知の被写体周縁部パターンとほぼ同じ形状で配置された
画素群を撮像面に有するものであり、被写体を移動させ
ることなく静止させた状態のままで撮像出力信号に対し
て最大レベル、最小レベルの検知、最大・最小レベル差
の演算、特異パターン部の認識処理などを行なうことに
より、基準座標に対する被写体像周縁部の変位量を簡単
に認識することが可能となる。また、使用画素数は従来
例のエリアセンサに比べて少なく、信号出力手段も従来
の直線状に画素が配置されたラインセンサにおけると同
様の駆動、信号処理が可能であり、安価に実現可能であ
る。しかも、撮像出力信号を一旦格納するメモリの記憶
容量も少なくて済み、パターン認識回路の構成も簡易な
ものとなるので、パターン認識装置のシステム価格の低
減化およびパターン像変位量の認識処理の高速化を図る
ことができる。
According to the solid-state image pickup device for pattern recognition of the above-described embodiment, the image pickup surface has the pixel group arranged in substantially the same shape as the known subject peripheral portion pattern, and the subject is kept stationary without moving. Even the maximum and minimum levels of the imaging output signal are detected, the maximum and minimum level differences are calculated, and the singular pattern area recognition processing is performed to easily recognize the displacement of the subject image peripheral area with respect to the reference coordinates. It becomes possible to do. Also, the number of pixels used is smaller than that of the conventional area sensor, and the signal output means can be driven and processed in the same manner as in a conventional line sensor in which pixels are linearly arranged, and can be realized at low cost. is there. Moreover, since the memory capacity for temporarily storing the image pickup output signal is small and the configuration of the pattern recognition circuit is simple, the system cost of the pattern recognition device is reduced and the pattern image displacement amount recognition processing is performed at high speed. Can be realized.

なお、本発明は上記実施例に限られるものではなく、種
々の変形実施が可能であり、たとえば四角形状の被写体
パターンの変位量を認識する場合には、第5図に示すよ
うに四角形の環状に画素P〜Pを配置した撮像面を
有する固体撮像装置を使用し、上記各画素上に被写体周
縁部像51を結像光学系により結像させればよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, when recognizing the displacement amount of a quadrangle subject pattern, as shown in FIG. It suffices to use a solid-state image pickup device having an image pickup surface in which the pixels P 1 to P N are arranged in the above, and form the image 51 of the peripheral portion of the object on each pixel by an image forming optical system.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

上述したように本発明のパターン認識用固体撮像装置に
よれば、被写体パターンが既知である場合に、撮像面上
の基準座標に対する被写体パターン像の変位量の認識処
理を簡単化、高速化するためのパターン撮像が可能であ
り、パターン認識装置のシステム価格の低減化および認
識処理の高速化を図ることができる。
As described above, according to the solid-state imaging device for pattern recognition of the present invention, when the subject pattern is known, the process of recognizing the displacement amount of the subject pattern image with respect to the reference coordinates on the imaging surface is simplified and speeded up. It is possible to image the pattern, and it is possible to reduce the system price of the pattern recognition device and speed up the recognition process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は従来のパターン認識用固体撮像装置における撮
像面の画素配置を示す図、第2図は本発明のパターン認
識用固体撮像装置における撮像面の画素配置の一例を説
明するために示す図、第3図および第4図は各対応して
第2図の撮像面上に結像した被写体周縁部像が基準座標
に対して変位しているときおよび変位していないときの
撮像出力信号の一例を示す波形図、第5図は本発明装置
の他の実施例における撮像面の画素配置を示す図であ
る。 P〜P……画素、21,51……被写体像周縁部。
FIG. 1 is a diagram showing a pixel arrangement of an image pickup surface in a conventional pattern recognition solid-state image pickup device, and FIG. 2 is a diagram showing an example of a pixel arrangement of an image pickup surface in a pattern recognition solid-state image pickup device of the present invention. 3 and 4 respectively show image pickup output signals when the object peripheral edge image formed on the image pickup surface in FIG. 2 is displaced with respect to the reference coordinates and when it is not displaced. FIG. 5 is a waveform diagram showing an example, and FIG. 5 is a diagram showing a pixel arrangement on an image pickup surface in another embodiment of the device of the present invention. P 1 to P N ... Pixels, 21, 51 ... Peripheral part of subject image.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】既知の被写体パターンの周縁部とほぼ同じ
形状となるようにN個の画素が環状に配置され、結像光
学系により、被写体パターン像の周縁部が前記N個の画
素上に結像されるように構成した撮像面と、 前記各画素における入射光強度に応じた信号を、第1番
目の画素から第N番目の画素まで順次、時系列に読み出
す手段と、 前記時系列に読み出された信号出力パターン中の最小信
号レベルを示す画素の位置および最大信号レベルを示す
画素の位置の識別処理により基準座標に対する被写体の
ずれの方向を認識する第1の認識手段と、 前記時系列に読み出された信号出力パターン中の前記最
小信号レベルと前記最大信号レベルとの差の演算処理に
より基準座標に対する被写体のずれの量を認識する第2
の認識手段と、 前記時系列に読み出された信号出力パターン中の特異パ
ターンを示す画素の位置の識別処理により基準座標上に
おける前記被写体が有する特異形状部分の位置を認識す
る第3の認識手段と を具備することを特徴とするパターン認識用固体撮像装
置。
1. N pixels are arranged in an annular shape so as to have substantially the same shape as the peripheral portion of a known subject pattern, and the peripheral portion of the subject pattern image is placed on the N pixels by an imaging optical system. An image pickup surface configured to form an image; a unit that sequentially reads in time series a signal corresponding to the intensity of incident light in each pixel from the first pixel to the Nth pixel; First recognizing means for recognizing the direction of the displacement of the object with respect to the reference coordinates by the identification processing of the position of the pixel showing the minimum signal level and the position of the pixel showing the maximum signal level in the read signal output pattern; Secondly recognizing the amount of deviation of the object with respect to the reference coordinates by calculating the difference between the minimum signal level and the maximum signal level in the signal output pattern read out in series.
And a third recognizing means for recognizing the position of the peculiar shape part of the subject on the reference coordinates by the discrimination process of the position of the pixel indicating the peculiar pattern in the signal output pattern read in time series. And a solid-state imaging device for pattern recognition, comprising:
JP59077704A 1984-04-18 1984-04-18 Solid-state imaging device for pattern recognition Expired - Lifetime JPH0610820B2 (en)

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JPS60221885A JPS60221885A (en) 1985-11-06
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6043663B2 (en) * 1975-04-25 1985-09-30 株式会社東芝 automatic position control device
JPS5965429A (en) * 1982-10-06 1984-04-13 Hitachi Ltd Wafer pre-alignment device

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