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JPH0140287B2 - - Google Patents
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JPH0140287B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0140287B2
JPH0140287B2 JP53163079A JP16307978A JPH0140287B2 JP H0140287 B2 JPH0140287 B2 JP H0140287B2 JP 53163079 A JP53163079 A JP 53163079A JP 16307978 A JP16307978 A JP 16307978A JP H0140287 B2 JPH0140287 B2 JP H0140287B2
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JP
Japan
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output
photoelectric
charge storage
storage type
element array
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Application number
JP53163079A
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Japanese (ja)
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JPS5591886A (en
Inventor
Akira Ogasawara
Hiroshi Shirasu
Takeshi Utagawa
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電荷蓄積型光電素子アレイを用い
て、そこに投影された光像を電気信号に変換する
光電変換装置の蓄積時間制御方式に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an accumulation time control method for a photoelectric conversion device that uses a charge storage type photoelectric element array to convert an optical image projected thereon into an electrical signal.

この種の蓄積時間制御方式としては特開昭53−
15131号公報にすでに開示されている。この公報
においては、一般に光電変換素子の出力信号は入
射光量に比例するが、素子の動作特性によりある
範囲の光量以上では出力が入射光量に比例せず飽
和し、またある光量以下では出力信号が暗電流等
により得られない。従つて、一般に光電変換素子
を用いた装置においては、素子が直線特性で作動
する範囲(ダイナミツクレンジ)は限られてお
り、素子への受光量をこの範囲内になるように調
整する必要がある。その点に着目し、時系列的に
発生する光電出力のピーク値を検出して蓄積時間
を制御する方法が述べられている。またピーク値
の代わりに他の測光回路から明るさ情報を得て蓄
積時間を制御する場合についても開示されてい
る。
This type of accumulation time control method was published in Japanese Patent Application Laid-open No. 53-
It has already been disclosed in Publication No. 15131. In this publication, the output signal of a photoelectric conversion element is generally proportional to the amount of incident light, but due to the operating characteristics of the element, the output is not proportional to the amount of incident light and saturates above a certain range of light amount, and below a certain amount of light, the output signal is Cannot be obtained due to dark current etc. Therefore, in devices using photoelectric conversion elements, the range in which the element operates with linear characteristics (dynamic range) is generally limited, and the amount of light received by the element must be adjusted to stay within this range. be. Focusing on this point, a method has been described in which the accumulation time is controlled by detecting the peak value of the photoelectric output that occurs over time. Also disclosed is a case where the storage time is controlled by obtaining brightness information from another photometric circuit instead of the peak value.

しかしながら、特定の画像処理を目的とした場
合には、このような光電変換素子上の明るさ情報
(ピーク値や平均値)で蓄積時間を制御すること
は必ずしも最適とは言えない。即ち、明るさ情報
で蓄積時間を制御した場合には、被写体のコント
ラストが高い場合と低い場合とで著しく情報量の
差が生じ、そのような誤つた情報量を利用するこ
とにより制御の応答性の低下を招き、また誤制御
するという問題点がある。
However, for specific image processing purposes, it is not necessarily optimal to control the accumulation time using brightness information (peak value or average value) on the photoelectric conversion element. In other words, when controlling the storage time using brightness information, there will be a significant difference in the amount of information depending on whether the contrast of the subject is high or low, and by using such an incorrect amount of information, the responsiveness of the control will be reduced. There are problems in that this leads to a decrease in performance and also causes erroneous control.

そこで、本出願人は、そのような問題点を解決
する為に、コントラストが高い場合には、より短
い蓄積時間で画像処理に必要十分な情報が得られ
るので、蓄積時間を短くして応答性を良くするよ
うに最適化をはかることが可能である点、またコ
ントラストの低い場合には、応答性は悪くなつて
も蓄積時間を長くする事により、そのような被写
体でも検出可能とあるように最適化をはかること
が可能である点に着目した。
Therefore, in order to solve such problems, the applicant has proposed that when the contrast is high, sufficient information for image processing can be obtained in a shorter accumulation time, so the accumulation time can be shortened to improve responsiveness. It is possible to optimize the detection to improve the image quality, and even if the response is poor in cases of low contrast, it is possible to detect such objects by increasing the storage time. We focused on the fact that optimization is possible.

以上の観点から本出願人は、通常の電荷蓄積時
間の制御を明るさ情報(ピーク値、又は平均値)
ではなく、通常はコントラスト量に応じて電荷蓄
積時間を制御すると共に、著しくコントラストの
低い被写体に対してのみ、いたずらに蓄積時間が
長引くことのないように明るさ情報により蓄積時
間に制限を与えることにより、光電素子アレイの
電荷蓄積の飽和を防止し、応答性と検出範囲の広
い、バランスの取れた効率の良い光電変換装置を
提供することを目的としている。
From the above points of view, the applicant has decided to control the normal charge accumulation time using brightness information (peak value or average value).
Instead, the charge accumulation time is usually controlled according to the amount of contrast, and the accumulation time is limited based on brightness information so that the accumulation time does not become unnecessarily prolonged only for subjects with extremely low contrast. The purpose of this invention is to prevent the saturation of charge accumulation in a photoelectric element array, and to provide a balanced and efficient photoelectric conversion device with wide responsiveness and a wide detection range.

以下本発明を図示した実施例について説明す
る。実施例として図示したものは光電素子アレイ
に投影された光像からその光像中の特定空間周波
数成分を抽出し、アレイの配列方向へのその光像
の変位を検出する変位検出用光電変換装置に本発
明を適用した例である。
Embodiments illustrating the present invention will be described below. The illustrated example is a displacement detection photoelectric conversion device that extracts a specific spatial frequency component from an optical image projected onto a photoelectric element array and detects the displacement of the optical image in the array arrangement direction. This is an example in which the present invention is applied to.

第1図において、フオトダイオードアレイ10
0が設けられ、このアレイを構成する各フオトダ
イオードの光電出力は、アレイ上の光像の照度分
布を表わす。各フオトダイオードの電荷蓄積時間
はすべて、同一でありこの蓄積時間は発振ブロツ
ク200のパルス出力に基づき制御される。アレ
イの光電出力は増幅器300で増幅される。
In FIG. 1, a photodiode array 10
0 is provided, and the photoelectric output of each photodiode making up the array represents the illuminance distribution of the light image on the array. The charge accumulation time of each photodiode is the same, and this accumulation time is controlled based on the pulse output of the oscillation block 200. The photoelectric output of the array is amplified by amplifier 300.

増幅された光電出力は特定空間周波数抽出回路
400に送られ、これにより光像中の例えばmmオ
ーダ又は0.1mmオーダの空間周期を持つ特定空間
周波数成分を抽出する。この回路の交流出力は、
その位相が光像中の特定空間周波数成分とアレイ
との相対位置関係を表わすものである。光像がア
レイの配列方向に変位した場合、この位相もそれ
に応じて変化するので、これを測定することによ
つて光像の変位を検出できる。ところが、この特
定空間周波数成分が多く含まれる光像に対しても
わずかに含まれる光像に対しても、同一の処理を
施こした場合、この回路の交流出力の振幅はその
成分の多寡に依存し、その成分が少ないと振幅が
小さくなつてしまう。この様に、抽出回路400
の出力の振幅が種々の光像によつて大きく変化し
てしまうと、その位相測定精度が悪化する。そこ
で、この特定空間周波数成分の多寡に無関係にこ
の実施例では、以下の如く振幅が一定となるよう
に帰還をかけている。
The amplified photoelectric output is sent to a specific spatial frequency extraction circuit 400, which extracts a specific spatial frequency component having a spatial period of, for example, mm order or 0.1 mm order from the optical image. The AC output of this circuit is
The phase represents the relative positional relationship between the specific spatial frequency component in the optical image and the array. When the optical image is displaced in the arrangement direction of the array, this phase also changes accordingly, and by measuring this, the displacement of the optical image can be detected. However, if the same processing is applied to an optical image that contains many specific spatial frequency components or an optical image that contains only a small amount, the amplitude of the AC output of this circuit will depend on the amount of that component. If there are few components, the amplitude will be small. In this way, the extraction circuit 400
If the amplitude of the output changes greatly depending on various optical images, the phase measurement accuracy will deteriorate. Therefore, regardless of the amount of this specific spatial frequency component, in this embodiment, feedback is applied so that the amplitude is constant as described below.

帰還路には整流平滑回路500が設けられ、抽
出回路400の出力を整流して平滑にする。整流
平滑回路500の出力は誤差検出器600に送ら
れ、整流平滑回路500の出力電圧と基準電圧源
600aの基準電圧との差を検出する。誤差検出
器600の検出出力はV−Fコンバータ700に
与えられ、誤差電圧に対応した周波数の出力信号
を発生する。V−Fコンバータ700の出力信号
は発振ブロツク200に与えられ、発振ブロツク
200はV−Fコンバータ700の出力周波数に
基づきアレイ100の各フオトダイオードの蓄積
時間を制御する。
A rectifying and smoothing circuit 500 is provided in the return path to rectify and smooth the output of the extraction circuit 400. The output of the rectifying and smoothing circuit 500 is sent to an error detector 600, which detects the difference between the output voltage of the rectifying and smoothing circuit 500 and the reference voltage of the reference voltage source 600a. The detection output of error detector 600 is given to V-F converter 700, which generates an output signal with a frequency corresponding to the error voltage. The output signal of V-F converter 700 is applied to oscillation block 200, which controls the storage time of each photodiode in array 100 based on the output frequency of V-F converter 700.

整流平滑回路500、誤差検出器600、V−
Fコンバータ700からなる帰還回路は、空間周
波数抽出回路400の交流出力の振幅がほぼ一定
値となる様に帰還をかけるものである。
Rectifier smoothing circuit 500, error detector 600, V-
The feedback circuit consisting of the F converter 700 applies feedback so that the amplitude of the AC output of the spatial frequency extraction circuit 400 is approximately constant.

この装置が平衡し、上記振幅が一定値となつて
いる状態から今照射光像が変化し、抽出空間周波
数成分やより少ない光像が投影されたとすると、
光電素子出力間の差が小さくなり空間周波数抽出
回路400の交流出力の振幅は上記一定値より小
さくなる。従つて整流平滑回路500の直流出力
も低下し、基準電圧よりも小さくなり、誤差検出
器600はこの差を検出する。するとV−Fコン
バータ700の出力周波数は低下し、発振ブロツ
ク200はアレイ100のフオトダイオードの蓄
積時間を、空間周波数抽出回路400の出力の振
幅が上記一定値となるまで、増大させる。この一
定値になると、整流平滑回路500の出力は基準
電圧と一致し誤差検出器600の出力はこの平衡
点で安定し光像が変化しない限りこの状態が保持
される。次に、この状態から、抽出空間周波数を
もつと多く含んだ光像がアレイに投影されると上
述の全く逆の作用により蓄積時間が短縮され、や
はり空間周波数抽出回路400の振幅が一定値と
なるように制御される。
Suppose that the irradiated light image changes from the state where this device is balanced and the above amplitude is a constant value, and an extracted spatial frequency component or a smaller light image is projected.
The difference between the photoelectric element outputs becomes smaller, and the amplitude of the AC output of the spatial frequency extraction circuit 400 becomes smaller than the above-mentioned constant value. Therefore, the DC output of the rectifying and smoothing circuit 500 also decreases and becomes smaller than the reference voltage, and the error detector 600 detects this difference. The output frequency of V-F converter 700 then decreases, and oscillation block 200 increases the storage time of the photodiodes of array 100 until the amplitude of the output of spatial frequency extraction circuit 400 reaches the constant value. When this constant value is reached, the output of the rectifying and smoothing circuit 500 matches the reference voltage, and the output of the error detector 600 is stabilized at this equilibrium point, and this state is maintained as long as the optical image does not change. Next, from this state, when an optical image containing a large number of extracted spatial frequencies is projected onto the array, the accumulation time is shortened due to the completely opposite effect described above, and the amplitude of the spatial frequency extraction circuit 400 remains at a constant value. controlled so that

このように光像中に抽出すべき空間周波数成分
が多い場合も少ない場合でも、蓄積時間を制御す
ることによつて空間周波数抽出回路400の出力
の振幅を一定にできる。
In this way, whether there are many or few spatial frequency components to be extracted in the optical image, the amplitude of the output of the spatial frequency extraction circuit 400 can be made constant by controlling the accumulation time.

しかしながら、白板の像の如く、明るいが抽出
空間周波数成分をほとんど含まず光電素子の電荷
蓄積時間をどんなに伸ばしても光電出力の飽和の
為に、空間周波数抽出回路400の出力の振幅
が、所望の値にならない様な像がアレイに投影さ
れた場合には、空間周波数抽出回路400の出力
振幅は極めて小さいので、整流平滑回路500の
出力も基準電圧源600aの出力よりはるかに小
さく、V−Fコンバータ700の出力周波数は低
下する。これによつて、電荷蓄積時間が増大し、
各光電素子出力も増大する。周波数固定回路75
0はこの光電出力自身又は増幅器300で増幅さ
れた光電出力が或る所定値になつたことを検出
し、その結果、基準電圧源600aの基準電圧と
等しい出力を発生し、整流平滑回路500の出力
に無関係にV−Fコンバータ700の出力周波数
をその検出時の周波数に固定させる。この場合、
像は明るいので、V−Fコンバータ700の出力
周波数があまり低下しないうちに、周波数固定回
路750が作動し、無駄に、周波数が更に低下す
ることを防止する。
However, like the image of a white board, although it is bright, it contains almost no extracted spatial frequency components, and no matter how long the charge accumulation time of the photoelectric element is extended, the photoelectric output is saturated, so that the amplitude of the output of the spatial frequency extraction circuit 400 does not reach the desired value. When an image that has no value is projected onto the array, the output amplitude of the spatial frequency extraction circuit 400 is extremely small, so the output of the rectification and smoothing circuit 500 is also much smaller than the output of the reference voltage source 600a, and V-F The output frequency of converter 700 decreases. This increases the charge accumulation time and
The output of each photoelectric element also increases. Frequency fixed circuit 75
0 detects that the photoelectric output itself or the photoelectric output amplified by the amplifier 300 reaches a certain predetermined value, and as a result, it generates an output equal to the reference voltage of the reference voltage source 600a, and the output of the rectifying and smoothing circuit 500. The output frequency of a V-F converter 700 is fixed to the frequency at the time of detection regardless of the output. in this case,
Since the image is bright, the frequency fixing circuit 750 operates before the output frequency of the V-F converter 700 decreases much, thereby preventing the frequency from further decreasing unnecessarily.

また黒板の像の如き、抽出空間周波数成分をほ
とんど含まずかつ暗い像がアレイに投影された場
合にも同様に、周波数固定回路750の働きによ
つて、V−Fコンバータは発振を停止することな
く或る周波数に、固定される。もちろん、この光
像は暗いので、電荷蓄積時間が前例より充分長く
なつた状態で、光電出力又はその増幅された出力
が周波数固定回路750の前記所定値に達するの
で、このときの固定周波数は、像の明るさに応じ
て、前例のものより低くなつている。
Furthermore, even when a dark image containing almost no extracted spatial frequency components is projected onto the array, such as an image of a blackboard, the frequency fixing circuit 750 similarly causes the V-F converter to stop oscillating. It is not fixed at a certain frequency. Of course, since this optical image is dark, the photoelectric output or its amplified output reaches the predetermined value of the frequency fixing circuit 750 when the charge accumulation time becomes sufficiently longer than the previous example, so the fixed frequency at this time is Depending on the brightness of the image, it is lower than the previous one.

尚、像が更に暗くて、V−Fコンバータが発振
を停止する程度まで、その出力周波数を低下して
も、光電出力又はその増幅出力が周波数固定回路
750の所定値に達しないこともあり得るので、
V−Fコンバータの出力特性を或る周波数以下は
飽和してしまうように、することは望ましい。
Note that even if the image becomes even darker and the output frequency is lowered to the extent that the V-F converter stops oscillating, the photoelectric output or its amplified output may not reach the predetermined value of the frequency fixing circuit 750. So,
It is desirable that the output characteristics of the V-F converter be saturated below a certain frequency.

もちろん、このように周波数固定回路750に
よつて、V−Fコンバータが一時的にロツクされ
ても、次に抽出空間周波数成分を充分含む光像が
アレイに投影された場合には、周波数固定回路7
50が不作動となり又は整流平滑回路500の出
力が大きくなりV−Fコンバータのロツクが解除
され、空間周波数抽出回路400の出力振幅が所
定の値となる様に電荷蓄積時間が制御される。本
発明のレベル検出手段は、この実施例においては
周波数固定回路750に対応している。またコン
トラスト検出手段は、この実施例においては抽出
回路400に対応している。また制御手段は、検
出回路600及びV−Fコンバータ700及び制
御回路200に対応している。
Of course, even if the V-F converter is temporarily locked by the frequency fixing circuit 750, the next time an optical image containing sufficient extracted spatial frequency components is projected onto the array, the frequency fixing circuit 750 will lock the V-F converter. 7
50 becomes inactive or the output of the rectifying and smoothing circuit 500 increases, the V-F converter is unlocked, and the charge accumulation time is controlled so that the output amplitude of the spatial frequency extraction circuit 400 becomes a predetermined value. The level detection means of the present invention corresponds to the frequency fixing circuit 750 in this embodiment. Further, the contrast detection means corresponds to the extraction circuit 400 in this embodiment. Further, the control means corresponds to the detection circuit 600, the V-F converter 700, and the control circuit 200.

第1図に示した光電変換装置の具体的回路図を
第2図に示す。第2図において、フオトダイオー
ドD1〜D4はアレイ100を構成し、直列スイツ
チング素子S1〜S4はスイツチ群110を構成して
いる。スイツチ群110の各スイツチS1〜S4は第
3図(a)のゲートパルスGa1〜Ga4で順次オンされ、
フオトダイオードD1〜D4の蓄積電荷による入力
信号電圧e1〜e4はサイクル周期T1、所定の時間ず
れt1の間隙で順次増幅器300のなかのサンプル
ホールド回路300bに入力される。FETスイ
ツチ300aはサンプルホールド回路300bへ
フオトダイオードD1〜D4からの入力e1〜e4が入
る直前のタイミングで第3図(b)のGbのゲートパ
ルスでオンされサンプルホールド回路300bを
リセツトして順次e1〜e4をサンプルホールドして
出力する。FETスイツチ300fはフオトダイ
オードD1からの入力e1がサンプルホールド出力
された直後のみ第3図(c)のゲートパルスGc1でオ
ンされるだけであるので、コンデンサ300cに
は入力e1の値がサイクル周期T1に亘つて蓄積さ
れている。増幅回路300の出力Vは従つて、V
=G1・G2・Vr−(1+G1)G2・V2+(1+G2
V1(但し、G1、G2は増幅器300d、300eの
利得で夫々R2/R1、R4/R3であり、V1はサンプ
ルホールド回路300bの出力電圧、V2はコン
デンサ300cの蓄積電圧でe1である。)で示さ
れるが、こゝでG1・G2=R2R4/R1R3=1となるよう 抵抗値を選択すれば V=Vr+(1+G2)(V1−e1) よつてフオトダイオードアレイ100からの入
力信号e1〜e4が順次入力された時の増幅回路の出
力V1〜V4は、次のようになる。
A specific circuit diagram of the photoelectric conversion device shown in FIG. 1 is shown in FIG. In FIG. 2, photodiodes D 1 -D 4 constitute an array 100 and series switching elements S 1 -S 4 constitute a switch group 110. In FIG. Each switch S 1 to S 4 of the switch group 110 is sequentially turned on by gate pulses Ga 1 to Ga 4 in FIG. 3(a),
Input signal voltages e 1 to e 4 due to the accumulated charges of photodiodes D 1 to D 4 are sequentially input to the sample and hold circuit 300b in the amplifier 300 at a cycle period T 1 and a predetermined time lag t 1 . The FET switch 300a is turned on by the Gb gate pulse shown in FIG. 3(b) just before the inputs e1 to e4 from the photodiodes D1 to D4 enter the sample and hold circuit 300b, and resets the sample and hold circuit 300b. Then, e 1 to e 4 are sampled and held in sequence and output. Since the FET switch 300f is only turned on by the gate pulse Gc 1 in FIG. 3(c) immediately after the input e 1 from the photodiode D 1 is sampled and held, the value of the input e 1 is stored in the capacitor 300c. is accumulated over a cycle period T1 . Therefore, the output V of the amplifier circuit 300 is V
=G 1・G 2・Vr−(1+G 1 )G 2・V 2 +(1+G 2 )
V 1 (However, G 1 and G 2 are the gains of the amplifiers 300d and 300e, respectively, R 2 /R 1 and R 4 /R 3 , V 1 is the output voltage of the sample and hold circuit 300b, and V 2 is the gain of the capacitor 300c. The accumulated voltage is e 1 ), but if the resistance value is selected so that G 1・ G 2 = R 2 R 4 / R 1 R 3 = 1, then V = Vr + (1 + G 2 ) (V 1 −e 1 ) Therefore, when the input signals e 1 to e 4 from the photodiode array 100 are sequentially input, the outputs V 1 to V 4 of the amplifier circuit are as follows.

V1=Vr V2=Vr+(1+G2)(e2−e1) V3=Vr+(1+G2)(e3−e1) V4=Vr+(1+G2)(e4−e1) このV1〜V4は第3図(c)のゲートパルスDc1
Gc4が抽出回路400のFETスイツチS10〜S40
印加されることにより順次コンデンサC10〜C40
蓄積される。こうして増幅器300によつて、コ
ンデンサC10にはフオトダイオードD1の出力e1
無関係に一定値Vrが記憶され、そしてコンデン
サC20〜C30には夫々フオトダイオードD2〜D4
出力e2〜e4から夫々出力e1を引いた値(e2−e1
(e3−e1)、(e4−e1)を増幅した値が一定値Vr加
算されたものが記憶される。所望の空間周波数成
分を抽出するには各フオトダイオードの出力の差
分が必要であるので上述の如く、この差分のみを
増幅する増幅器300は、極めて好ましいもので
ある。即ち、各フオトダイオードD1〜D4の各差
分を求めており、光像のコントラスト(明暗の差
の大きい)の高いものではこの各差分、又はこれ
らの差分を様々の形に合成して出力は高出力とな
るので、この差分又は合成出力はコントラストに
関連する情報を増幅していることになる。そして
この蓄積された電圧V1〜V4は第4図に示される
周期T2(T2<T1)でT2/4時間ずつ時間遅れしたゲ ートパルスGd1〜Gd4がゲートパルス発生器80
0よりFETスイツチS100〜S400に印加されること
により読出され、電流加算及び電流電圧変換回路
400aにおいて加算され電圧変換されてバンド
パスフイルタ400bによつて1/T2の周波数
成分が抽出される。
V 1 = Vr V 2 = Vr + (1 + G 2 ) (e 2 − e 1 ) V 3 = Vr + (1 + G 2 ) (e 3 − e 1 ) V 4 = Vr + (1 + G 2 ) (e 4 − e 1 ) V 1 to V 4 are the gate pulses Dc 1 to V 4 in FIG. 3(c).
Gc 4 is applied to the FET switches S 10 to S 40 of the extraction circuit 400, so that it is sequentially accumulated in the capacitors C 10 to C 40 . In this way, the amplifier 300 stores a constant value Vr in the capacitor C 10 regardless of the output e 1 of the photodiode D 1 , and stores the output e of the photodiodes D 2 to D 4 in the capacitors C 20 to C 30 , respectively. The value obtained by subtracting the output e 1 from each of 2 ~ e 4 (e 2 − e 1 )
The amplified values of (e 3 −e 1 ) and (e 4 −e 1 ) and the addition of a constant value Vr are stored. Since the difference between the outputs of the photodiodes is required to extract the desired spatial frequency component, the amplifier 300 that amplifies only this difference is extremely preferable, as described above. In other words, each difference of each photodiode D 1 to D 4 is calculated, and in the case of a high-contrast optical image (large difference between brightness and darkness), these differences or these differences are synthesized in various forms and output. has a high output, so this differential or composite output amplifies information related to contrast. The accumulated voltages V 1 to V 4 are generated by gate pulse generators as gate pulses Gd 1 to Gd 4 delayed by T 2 /4 hours with a period T 2 (T 2 < T 1 ) shown in FIG. 80
0 is applied to FET switches S 100 to S 400 , added and converted into a voltage in a current addition and current-voltage conversion circuit 400a, and a frequency component of 1/T 2 is extracted by a bandpass filter 400b. Ru.

このようにして得られた抽出回路400の出力
は、イメージセンサ1幅即ち、4つのフオトダイ
オードD1〜D4の配列方向の長さをdmmとすると
空間周波数1/d本/mmの光像成分を抽出したも
のであり、その抽出出力振幅が光像成分の大き
さ、位相が光像とイメージセンサの相対位置を示
すものである。
The output of the extraction circuit 400 obtained in this way is an optical image with a spatial frequency of 1/d lines/mm, where the width of the image sensor 1 , that is, the length in the array direction of the four photodiodes D1 to D4 is dmm. The extracted output amplitude indicates the magnitude of the optical image component, and the phase indicates the relative position of the optical image and the image sensor.

抽出回路400の出力は位相差測定器900に
入力される。抽出回路400の交流出力の位相は
上述の如く、光像とアレイとの相対位置関係を表
わしているので、スイツチング素子S100〜S400
制御信号に同期したゲートパルス発生器800か
らの周期T2の信号と抽出回路400の出力信号
との位相差を位相差測定器900によつて測定す
ることによつて、光像の変位を検出する。
The output of the extraction circuit 400 is input to a phase difference measuring device 900. As mentioned above , the phase of the AC output of the extraction circuit 400 represents the relative positional relationship between the optical image and the array. The displacement of the optical image is detected by measuring the phase difference between the signal No. 2 and the output signal of the extraction circuit 400 using the phase difference measuring device 900.

一方、抽出回路400の出力は周波数制御のた
め帰還され、整流平滑回路500に入力される。
整流平滑回路500の実施例の回路構成は周知の
ものであるので説明を省略する。
On the other hand, the output of the extraction circuit 400 is fed back for frequency control and input to the rectification and smoothing circuit 500.
Since the circuit configuration of the embodiment of the rectifying and smoothing circuit 500 is well known, the explanation thereof will be omitted.

周波数固定回路750はダイオード750aと
ツツナーダイオード750bとからなる。入力は
フオトダイオードD1の光電出力を増幅したOPア
ンプ300dの出力であり、出力は誤差検出器6
00の入力に供給される。
The frequency fixing circuit 750 consists of a diode 750a and a Tsuzner diode 750b. The input is the output of an OP amplifier 300d that amplifies the photoelectric output of the photodiode D1 , and the output is the error detector 6.
00 input.

誤差検出器600は、OPアンプとその帰還コ
ンデンサ600cとからなる積分器である。整流
平滑回路500からの出力と基準電圧Vcとの差
電圧を積分して出力する。この検出差電圧の積分
量がV−Fコンバータ700を制御して周波数を
可変する。
Error detector 600 is an integrator consisting of an OP amplifier and its feedback capacitor 600c. The difference voltage between the output from the rectifying and smoothing circuit 500 and the reference voltage Vc is integrated and output. The integrated amount of this detected differential voltage controls the V-F converter 700 to vary the frequency.

V−Fコンバータ700は入力電圧に応じて次
のような周波数の出力信号を発生する。即ち、 f=Aec〓 こゝで f:出力周波数 υ:入力電圧即ち誤差検出器600の出力 c:定数 このような入力電圧に対する出力周波数の指数
特性は、V−Fコンバータ700の入力部に設け
た複数のダイオード700cによるもので、ダイ
オード700cは入力電圧をその指数関数となる
充電電流に変換しこれによつて積分コンデンサ7
00bを充電している。他の構成は、公知のV−
Fコンバータと類似したものである。
The V-F converter 700 generates an output signal of the following frequency depending on the input voltage. That is, f=Ae c 〓 Here, f: Output frequency υ: Input voltage, i.e., the output of the error detector 600 c: Constant The exponential characteristic of the output frequency with respect to the input voltage is expressed at the input section of the V-F converter 700. The diode 700c converts the input voltage into a charging current that is an exponential function of the input voltage, thereby charging the integrating capacitor 7.
Charging 00b. Other configurations are known V-
It is similar to the F converter.

V−Fコンバータ700の動作についてみる
と、誤差検出器600の出力電圧に応じた電流が
積分コンデンサ700bと複数のダイオード70
0cを通つて流れ700bを充電する。従つて、
このOPアンプ700aの出力電圧は徐々に上昇
する。この電圧が比較回路700dの基準電圧
Vthを越えると出力コンデンサ700eがオン
し、発振ブロツク200に出力パルスを供給す
る。出力トランジスタ700eのオンによつて電
流供給回路700fが作動し、帰還コンデンサ7
00bを瞬時に逆充電、即ち放電する。これによ
つて700aの出力電圧は瞬時に初期状態に復帰
し再び上述の出力トランジスタ700eの充電を
開始し、上述の動作を繰り返す。
Regarding the operation of the V-F converter 700, a current corresponding to the output voltage of the error detector 600 flows through the integrating capacitor 700b and the plurality of diodes 70.
Flow through 0c charges 700b. Therefore,
The output voltage of this OP amplifier 700a gradually increases. This voltage is the reference voltage of the comparator circuit 700d.
When Vth is exceeded, the output capacitor 700e is turned on and supplies an output pulse to the oscillation block 200. By turning on the output transistor 700e, the current supply circuit 700f operates, and the feedback capacitor 7
Instantly reverse charge or discharge 00b. As a result, the output voltage of 700a instantly returns to its initial state, starts charging the above-described output transistor 700e again, and repeats the above-described operation.

次に第2図に示した装置の動作を説明すると、
この装置が正常に働いている状態から例えばアレ
イ100に抽出すべき特定空間周波数成分のより
少ない光像が投影された場合、整流平滑回路50
0の出力は、誤差検出器600の基準電圧+VC
より小さくなるので、誤差検出器600の負出力
−Vは上昇し即ち、Vは小さくなる。従つてV−
Fコンバータ700の出力周波数fは小さくな
り、発振ブロツク200は、S1〜S4の走査周期
T1即ちD1〜D4の蓄積周期T1を、整流平滑回路5
00の出力が+VCに等しくなるまで増加させる。
もちろんこのときリセツトコンデンサ350及び
S10〜S40の導通周期も、同様に増加されている。
Next, the operation of the device shown in Fig. 2 will be explained.
For example, when an optical image with fewer specific spatial frequency components to be extracted is projected onto the array 100 while this device is operating normally, the rectifying and smoothing circuit 50
The output of 0 is the reference voltage of the error detector 600 +VC
Since it becomes smaller, the negative output -V of the error detector 600 increases, ie, V becomes smaller. Therefore V-
The output frequency f of the F converter 700 becomes smaller, and the oscillation block 200 has a scanning period of S 1 to S 4 .
T 1 , that is, the accumulation period T 1 of D 1 to D 4 , is
Increase the output of 00 until it equals +VC.
Of course, at this time, the reset capacitor 350 and
The conduction period of S 10 to S 40 has been increased as well.

逆に、抽出空間周波数成分が、前より多い光像
に対しては、上と全く逆の働きによつて出力周波
数が増加し、空間周波数抽出回路400の出力振
幅を所定値にもたらす。
On the other hand, for an optical image in which more spatial frequency components are extracted than before, the output frequency increases by the completely opposite effect to the above, bringing the output amplitude of the spatial frequency extraction circuit 400 to a predetermined value.

他方、極めて、抽出空間周波数が少ない光像が
投影されると、OPアンプ300dの出力がツエ
ナーダイオード750bのツエナー電圧とダイオ
ード750aの導通電圧と基準電圧源600aの
基準電圧+Vcとの合計を越えると、周波数固定
回路750が働き、この時点の周波数にV−Fコ
ンバータ700をこの時点の周波数より下がらな
い様に働く。
On the other hand, when an optical image with very few extracted spatial frequencies is projected, the output of the OP amplifier 300d exceeds the sum of the Zener voltage of the Zener diode 750b, the conduction voltage of the diode 750a, and the reference voltage +Vc of the reference voltage source 600a. , the frequency fixing circuit 750 operates to prevent the V-F converter 700 from lowering the frequency at this point in time.

第2図の装置の一部を変形した実施例を第5図
に示す。
FIG. 5 shows an embodiment in which a part of the apparatus shown in FIG. 2 is modified.

第2図に示した実施例では、周波数固定回路7
50はフオトダイオードアレイを構成する1つの
フオトダイオードD1のみの光電出力を検出して
いた。しかしながら、このフオトダイオードD1
への入射光強度が他の残りのフオトダイオードの
入射光強度と著しく異なる様な特殊な光像の場合
には、第2図に示した第1実施例の周波数固定回
路750は、正しく作動しない恐れがある。
In the embodiment shown in FIG. 2, the frequency fixing circuit 7
50 detects the photoelectric output of only one photodiode D1 constituting the photodiode array. However, this photodiode D 1
In the case of a special optical image in which the intensity of light incident on the photodiode is significantly different from the intensity of light incident on the remaining photodiodes, the frequency fixing circuit 750 of the first embodiment shown in FIG. 2 does not operate correctly. There is a fear.

これを改良したのが第5図に示す第2実施例で
ある。
The second embodiment shown in FIG. 5 is an improvement on this.

増幅回路300は各光電出力の差分でなく光電
出力をそのまゝ増幅した出力を発生する。従つて
スイツチング素子S10〜S40を介してホールド回路
には増幅された各フオトダイオードの光電出力が
ホールドされる。
The amplifier circuit 300 generates an output obtained by amplifying the photoelectric outputs as they are, rather than the difference between the respective photoelectric outputs. Therefore, the amplified photoelectric output of each photodiode is held in the hold circuit via the switching elements S10 to S40 .

この各ホールド回路の出力端子を夫々同一の抵
抗Rを介して共通接続する。これによつて周波数
固定回路750には、フオトアレイの全フオトダ
イオードの合計出力が入力される。
The output terminals of each hold circuit are commonly connected through the same resistor R. As a result, the frequency fixing circuit 750 receives the total output of all photodiodes of the photoarray.

このようにこの実施例では、周波数固定回路7
50は全フオトダイオードの光電出力の合計に基
づいてV−Fコンバータを制御しているので、上
述した如き極めて特殊な光像に対しても、正しく
作動し得る。もちろん周波数固定回路750は全
フオトダイオードの平均光電出力に基づいても、
又、フオトダイオードアレイ中の適当な複数のフ
オトダイオードの光電出力に基づいて、V−Fコ
ンバータ700を制御しても同様の効果を得られ
る。以上の如く、本発明によれば、光像のコント
ラストに関する情報を検出して電荷蓄積時間を制
御することにより、コントラストの高い光像では
電荷蓄積時間を短くできるため光電変換装置の応
答性を良くでき、更に光電素子アレイの出力に関
する値が宿定レベルを越えたことを検出して電荷
蓄積時間を所定時間に設定しているので、コント
ラストの著しく低い光像でも電荷蓄積時間が無駄
に長くなることがなく且つ誤検出を防止できる。
In this embodiment, the frequency fixing circuit 7
Since 50 controls the V-F converter based on the sum of the photoelectric outputs of all photodiodes, it can operate correctly even for extremely special optical images as described above. Of course, even if the frequency fixing circuit 750 is based on the average photoelectric output of all photodiodes,
Further, the same effect can be obtained by controlling the V-F converter 700 based on the photoelectric outputs of a plurality of appropriate photodiodes in the photodiode array. As described above, according to the present invention, by detecting information regarding the contrast of an optical image and controlling the charge accumulation time, the charge accumulation time can be shortened for a high contrast optical image, thereby improving the responsiveness of the photoelectric conversion device. Furthermore, since the charge accumulation time is set to a predetermined time by detecting that the value related to the output of the photoelectric element array exceeds a predetermined level, the charge accumulation time is unnecessarily long even for an optical image with extremely low contrast. This also prevents false detection.

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

第1図は本発明の光電変換装置のブロツク図、
第2図は第1図の装置の具体的な実施例を示す回
路図、第3図及び第4図は第2図の回路の各部で
発生するパルスの波形図、第5図は第2図の実施
例の一部を変形した他の実施例の回路図である。 〔主要部分の符号の説明〕、100……光電素
子アレイ、600……検出回路、700……V−
Fコンバータ、750……周波数固定回路。
FIG. 1 is a block diagram of a photoelectric conversion device of the present invention.
2 is a circuit diagram showing a specific example of the device shown in FIG. 1, FIGS. 3 and 4 are waveform diagrams of pulses generated in each part of the circuit shown in FIG. 2, and FIG. FIG. 3 is a circuit diagram of another embodiment in which a part of the embodiment is modified. [Explanation of symbols of main parts], 100...Photoelectric element array, 600...Detection circuit, 700...V-
F converter, 750... frequency fixed circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 自身に投影された光像に応じた光電出力を発
生する電荷蓄積型光電変換素子が配列されて成る
電荷蓄積型光電素子アレイと、 前記電荷蓄積型光電素子アレイの出力に関する
値が所定レベルを越えたことを検出して検出信号
を出力するレベル検出手段と、 前記電荷蓄積型光電素子アレイの出力に基づい
て前記光像のコントラストに関する情報を検出す
るコントラスト検出手段と、 前記検出手段の検出信号が出力されていない場
合には、前記コントラスト検出手段のコントラス
トに関する情報により前記光電素子アレイの電荷
蓄積時間を制御すると共に、前記検出手段の検出
信号が出力された場合には、前記光電素子アレイ
の電荷蓄積時間を所定時間に設定して制御する制
御手段とを有することを特徴とする電荷蓄積型光
電素子アレイを用いた光電変換装置。 2 前記レベル検出手段は、前記電荷蓄積型光電
素子アレイのうち一つの電荷蓄積型光電素子の光
電出力が所定レベルを越えたことを検出すること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電荷蓄
積型光電素子アレイを用いた光電変換装置。 3 前記コントラスト検出手段は、異なる前記電
荷蓄積型光電素子の光電出力の差分出力を加算し
た加算出力に関連する情報を検出することを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の電荷蓄積型光
電素子アレイを用いた光電変換装置。 4 前記コントラスト検出手段は、異なる前記電
荷蓄積型光電素子の光電出力の差分出力に関連す
る情報を検出することを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の電荷蓄積型光電素子アレイを用い
た光電変換装置。
[Scope of Claims] 1. A charge storage type photoelectric element array comprising charge storage type photoelectric conversion elements arranged to generate a photoelectric output according to a light image projected thereon; and an output of the charge storage type photoelectric element array. level detection means for detecting that a value of the optical image exceeds a predetermined level and outputting a detection signal; and contrast detection means for detecting information regarding the contrast of the optical image based on the output of the charge storage type photoelectric element array. When the detection signal of the detection means is not output, the charge accumulation time of the photoelectric element array is controlled based on the information regarding the contrast of the contrast detection means, and when the detection signal of the detection means is output, A photoelectric conversion device using a charge accumulation type photoelectric element array, comprising: a control means for setting and controlling a charge accumulation time of the photoelectric element array to a predetermined time. 2. The method according to claim 1, wherein the level detection means detects that the photoelectric output of one of the charge storage type photoelectric elements in the charge storage type photoelectric element array exceeds a predetermined level. A photoelectric conversion device using a charge storage type photoelectric element array. 3. The charge storage type photoelectric device according to claim 1, wherein the contrast detection means detects information related to an added output obtained by adding difference outputs of photoelectric outputs of the different charge storage type photoelectric elements. A photoelectric conversion device using an element array. 4. Using the charge storage type photoelectric element array according to claim 1, wherein the contrast detection means detects information related to the differential output of photoelectric outputs of the different charge storage type photoelectric elements. Photoelectric conversion device.
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