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JPH02641B2 - - Google Patents
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JPH02641B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH02641B2
JPH02641B2 JP54124537A JP12453779A JPH02641B2 JP H02641 B2 JPH02641 B2 JP H02641B2 JP 54124537 A JP54124537 A JP 54124537A JP 12453779 A JP12453779 A JP 12453779A JP H02641 B2 JPH02641 B2 JP H02641B2
Authority
JP
Japan
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output
signal
circuit
time
light beam
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP54124537A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5647701A (en
Inventor
Yasuo Ogino
Jukichi Niwa
Mitsutoshi Oowada
Kazuo Tanaka
Noboru Yukimura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Priority to US06/190,454 priority patent/US4384199A/en
Priority to DE19803036343 priority patent/DE3036343A1/en
Publication of JPS5647701A publication Critical patent/JPS5647701A/en
Publication of JPH02641B2 publication Critical patent/JPH02641B2/ja
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  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光束の所定面上での入射位置を検出
するための光束入射位置検出装置に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a light beam incident position detection device for detecting the incident position of a light beam on a predetermined surface.

例えば目標までの距離を測定するか又は結像光
学系の、目標物体に対する合焦点を検知する装置
の分野について言えば、装置側に投光手段を設け
てこの投光手段から目標物体に向けて光束を放射
し、この時の目標物体からの反射光束の、所定面
上での入射位置の変化を利用して装置までの距
離、或は、結像光学系の該目標物体に対する合焦
点を検知しようとする所謂能動型の測距装置又は
焦点検知装置がある。かかる能動型測距装置及び
焦点検知装置に於て反射光束検知手段として、自
己走査型素子を応用した例は本件出願人によつて
既に特願昭53−64747号に於て提案されている。
For example, in the field of devices that measure the distance to a target or detect the focused point of an imaging optical system on a target object, a light projecting means is provided on the device side and the light is directed from this light projecting means toward the target object. Emit a light beam, and detect the distance to the device or the focal point of the imaging optical system on the target object by using changes in the incident position of the reflected light beam from the target object on a predetermined surface. There are so-called active distance measuring devices or focus detecting devices that attempt to do this. An example in which a self-scanning element is applied as a reflected light flux detecting means in such an active distance measuring device and a focus detecting device has already been proposed in Japanese Patent Application No. 53-64747 by the applicant of the present invention.

この提案に於ける一実施例としては、自己走査
型素子としての光センサ・アレイ・デバイスの出
力を利用して反射光束の入射位置を検出するため
の一手法として該出力のピーク値に対して一定の
比率でスライス・レベルを決定し、このスライ
ス・レベルをもとに、次の回の読み出しに際して
得られる光センサ・アレイ・デバイスの出力をス
ライスして、この時スライスされた信号部分が時
系列出力信号中、いずれの位置にあつたかを検知
することに依り反射光束の入射位置を検知し、以
つて、合焦、前ピン、後ピンの別を検知する装置
が提示されている。ところでこの提案に係る実施
例装置にあつても更に改善せねばならない問題点
が幾つか残されている。例えば、掲記の実施例装
置に於ては光センサ・アレイ・デバイスから選出
される1回目に読み出された時系列信号のエンベ
ロープのピーク値を検知しこの値から所定の比率
で決定されるスライスレベルを設定保持すること
により2回目に読み出された信号エンベロープを
スライスし、スライスにかかつた信号エンベロー
プの部分が信号エンベロープ全体の中央にあるか
又は中央から左右いずれの方向にズレているかを
デイジタル的に判別することにより反射光束の入
射位置を判定し、以つて、合焦又は前ピン、後ピ
ンを判定するものであるが、かかる方法にあつて
は物体像の一つの結像状態を判定する為に、光セ
ンサ・アレイ・デバイスから送出される時系列信
号を2回にわたつて読み出す必要があり判定に長
時間を要すようになり、又、信号の検知限界がス
ライスレベルに依存している為に光束のぼけによ
つて信号のピークが低くなつてきた場合、或いは
遠距離にある物体であるとか反射率の低い物体の
為に信号のピークが低下したような状態ではスラ
イスによつて信号エンベロープを上下に区別する
ことが困難となり、従つて反射光束の入射位置の
判定、即ち、合焦、前ピン、後ピンの判定に誤り
を生じ易くなる等、未だ未だ改良の余地が残され
ている。
As an example of this proposal, as a method for detecting the incident position of a reflected light beam by using the output of a photosensor array device as a self-scanning element, the peak value of the output is detected. A slice level is determined at a fixed ratio, and based on this slice level, the output of the photosensor array device obtained during the next readout is sliced, and the sliced signal portion is A device has been proposed that detects the incident position of a reflected light beam by detecting which position it falls on in a series of output signals, and thereby detects whether it is in focus, front focus, or rear focus. However, even with the device according to the embodiment of this proposal, there are still some problems that need to be further improved. For example, in the embodiment described above, the peak value of the envelope of the first time-series signal read out from the optical sensor array device is detected, and the slice is determined at a predetermined ratio from this value. By setting and holding the level, the signal envelope read out the second time is sliced, and it is possible to determine whether the part of the signal envelope that was sliced is in the center of the entire signal envelope, or whether it is shifted left or right from the center. The incident position of the reflected light beam is determined by digital discrimination, and the focus, front focus, and rear focus is therefore determined. In order to make a judgment, it is necessary to read out the time-series signal sent from the optical sensor array device twice, which makes it take a long time to make a judgment, and the signal detection limit depends on the slice level. If the peak of the signal becomes low due to the blurring of the light flux due to the slicing As a result, it becomes difficult to distinguish between the upper and lower signal envelopes, and therefore errors are likely to occur in determining the incident position of the reflected light beam, that is, in determining focus, front focus, and rear focus, so there is still room for improvement. left behind.

他方、特開昭50−80155号公報に記載された装
置では、1対の受光器に夫々、入射した光量を比
較して光束入射位置を検出している。しかしなが
ら現実にこの種の装置を製作する場合、1対の受
光器の境界線をいかに正確に設計上の予定位置に
合わせるかで検出精度が左右される。受光器の取
付作業は高度の熟練を要し、しかも実現できる限
度があるからこの部分が検出精度の向上の1つの
障害となる。
On the other hand, in the device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-80155, the light beam incident position is detected by comparing the amount of light incident on a pair of light receivers. However, when actually manufacturing this type of device, the detection accuracy depends on how accurately the boundary line between the pair of light receivers is aligned with the planned position in the design. Mounting the light receiver requires a high degree of skill, and there are limits to what can be achieved, which is one of the obstacles to improving detection accuracy.

本発明は斯かる事情に鑑みて為されたもので例
えば、掲記した様な能動型距離検出装置或いは焦
点検出装置等に適用可能な光束入射位置検出装置
として、受光手段に光センサ・アレイ・デバイス
等の走査型撮像素子を用いると共に、より簡単な
方法で、従つて、電気回路系の構成の複雑化を招
くことなく常に高精度で且つ正確に、光束の、所
定面上での入射位置を検出し得る新規な、且つよ
り優れた光束入射位置検出装置を提供することを
目的とし、そして斯かる目的の下で本発明の光束
入射位置検出装置は、光束が入射する面にほぼ一
致して走査型撮像素子を配置し、該撮像素子から
の時系列出力信号を所定の区間毎に分割して各区
間毎の信号量を比較することに依り上記光束入射
面上での上記光束の入射位置を検出する様にし、
分割位置を設計上の予定位置に合わせて電気的に
指定したことを特徴とするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is, for example, a light beam incident position detecting device that can be applied to an active distance detecting device or a focus detecting device as described above. In addition to using a scanning image sensor such as It is an object of the present invention to provide a new and better luminous flux incident position detecting device capable of detecting a light beam incident position. By arranging a scanning image sensor, dividing the time-series output signal from the image sensor into predetermined sections, and comparing the signal amount for each section, the incident position of the light beam on the light beam incident surface can be determined. so that it is detected,
This is characterized in that the dividing positions are electrically specified according to the planned positions in the design.

以下、添附の図面を参照して本発明を実施例に
則して詳述する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below based on embodiments with reference to the accompanying drawings.

先ず、第1図は、本発明の一適用例としての先
の特願昭53−64747号に係るTTL式能動型焦点検
知装置の特に光学的な配置構成を示すもので、1
は結像レンズ、6はその予定焦点面(カメラで云
えばフイルム面)、5は物体面、2はLED、半導
体レーザー・ダイオード等の発光体を適用して成
る光源、3は走査型撮像素子としての、例えば、
複数個の光センサのライン状配列を有して成る
CCD、BBD、MOS、フオト・ダイオード・アレ
イ、或いは、CCDフオト・ダイオード等の自己
走査型光センサ・アレイ・デバイス(自己走査型
固体撮像素子)、4は反射面4a及び4bを有す
るプリズムである。
First, FIG. 1 shows a particular optical arrangement of a TTL type active focus detection device according to Japanese Patent Application No. 1983-64747 as an application example of the present invention.
is an imaging lens, 6 is its intended focal plane (film surface in the case of a camera), 5 is an object plane, 2 is a light source using a light emitting body such as an LED or a semiconductor laser diode, and 3 is a scanning image sensor As, for example,
It has a linear array of a plurality of optical sensors.
A self-scanning photosensor array device (self-scanning solid-state image sensor) such as a CCD, BBD, MOS, photo diode array, or CCD photo diode; 4 is a prism having reflective surfaces 4a and 4b; .

斯かる配置構成に於て、光源2で発射された光
束はプリズム4の反射面4aで反射され、結像レ
ンズ1を透過した後、物体面5に光源2のスポツ
ト像を投射する。ここで、光源2は予定焦点面6
上の所定の位置と共役な関係に配置されている。
このような共役関係の配置は光センサ・アレイ・
デバイス3についても同様である。物体面5で反
射された光束は結像レンズ1のプリズム4に於け
る反射面4bに対応した仮想開口を通過し、光セ
ンサ・アレイ・デバイス3の受光面上に光源2に
よるスポツト像を投射する。ここで第1図a,
b,cに於ける差異について説明する。第1図b
に示される結像レンズ1の位置を、この時の物
体面5に対する合焦状態とすると、第1図aに示
される後ピンの状態の位置に於てはの位置よ
りも後方に位置して居り、かかる状態に於ては物
体面5に投射されたスポツト像はぼけた状態で且
つずれて結像する。第1図a中、′は結像レン
ズ′によつてこの時の物体面5上のスポツト像
が最鮮鋭の状態で結像される位置である。′の
位置に最鮮鋭状態で結像するように入射する光束
はプリズム4の反射面4bで反射され、光セン
サ・アレイ・デバイス3の受光面上にやはりぼけ
た状態で更にその中心cからA側にずれて結像す
る。又、第1図cに示される前ピンの状態の位置
に於てはの位置よりも前方に位置して居り、
かかる状態に於ても物体面5に投射されたスポツ
ト像はぼけた状態でずれて結像する。第1図c
中、′は結像レンズ1によつてこの時の物体面
5上のスポツト像が最鮮鋭の状態で結像される位
置である。′の位置に最鮮鋭状態で結像するよ
うに入射する光束はプリズム4の反射面4bで反
射され、光センサ・アレイ・デバイス3の受光面
上にやはりぼけた状態で更にその中心CからB側
にずれて結像する。尚、第1図b中、′は合焦
状態に在る結像レンズ1によつてこの時の物体面
5上のスポツト像が最鮮鋭の状態で結像される位
置を示すもので、この′の位置に最鮮鋭状態で
結像するように入射する光束はプリズム4の反射
面4bで反射され、光センサ・アレイ・デバイス
3の受光面上で、最も鮮鋭な状態で且つ、その中
心部Cにほぼ一致して結像する。第1図a,b,
c中に、点線によつて物体面5及び光センサ・ア
レイ・デバイス3の受光面上の投射スポツト像の
光強度分布を模式的に示してある。このように結
像レンズ1に於ける投光用及び受光用の仮想開口
を各々偏在させることにより合焦状態に於て共
役点に結像したスポツト像が,で示される結
像レンズ位置状態(後ピン、前ピンの状態)に対
応してぼけながら互いに反対方向にずれることに
なり、従つて光センサ・アレイ・デバイス3の出
力を利用して上記スポツト像、即ち、物体面5か
らの反射光束の、該光センサ・アレイ・デバイス
3の受光面上での位置(特にその中心に対する相
対位置関係)を検出することに依り合焦、前ピ
ン、後ピンの各状態を判別出来る訳である。尚、
図中の矢印Yはセンサ・デバイス出力の読み出し
方向を示すものである。
In such an arrangement, the light beam emitted by the light source 2 is reflected by the reflective surface 4a of the prism 4, passes through the imaging lens 1, and then projects a spot image of the light source 2 onto the object plane 5. Here, the light source 2 is the planned focal plane 6
It is arranged in a conjugate relationship with the predetermined position above.
Such a conjugate arrangement is used for optical sensors, arrays,
The same applies to device 3. The light beam reflected by the object surface 5 passes through a virtual aperture corresponding to the reflective surface 4b in the prism 4 of the imaging lens 1, and projects a spot image by the light source 2 onto the light receiving surface of the photosensor array device 3. do. Here, Figure 1 a,
The difference between b and c will be explained. Figure 1b
If the position of the imaging lens 1 shown in FIG. In such a state, the spot image projected onto the object plane 5 is blurred and shifted. In FIG. 1a, ' is the position where the spot image on the object plane 5 at this time is formed in the sharpest state by the imaging lens '. The incident light flux is reflected by the reflecting surface 4b of the prism 4 so as to form an image in the sharpest state at the position of ', and is further blurred from the center c to the light receiving surface of the photosensor array device 3. The image is shifted to the side. In addition, in the position of the front pin shown in FIG. 1c, it is located more forward than the position of
Even in such a state, the spot image projected onto the object plane 5 is blurred and shifted. Figure 1c
In the figure, '' is the position where the spot image on the object plane 5 at this time is formed in the sharpest state by the imaging lens 1. The incident light beam is reflected by the reflective surface 4b of the prism 4 so as to form an image in the sharpest state at the position of The image is shifted to the side. In Fig. 1b, '' indicates the position where the spot image on the object plane 5 at this time is formed in the sharpest state by the imaging lens 1 in the focused state. The incident light flux is reflected by the reflective surface 4b of the prism 4 so that the image is formed at the sharpest position at the position of The image is formed almost in agreement with C. Figure 1 a, b,
In c, the light intensity distribution of the projected spot image on the object plane 5 and the light receiving surface of the photosensor array device 3 is schematically shown by dotted lines. By unevenly distributing the virtual apertures for light projection and light reception in the imaging lens 1 in this way, the spot image that is focused on the conjugate point in the focused state can be seen in the imaging lens position state ( Therefore, using the output of the photosensor array device 3, the above-mentioned spot image, that is, the reflection from the object surface 5, is By detecting the position of the light beam on the light-receiving surface of the photosensor array device 3 (particularly its relative position relative to the center), the in-focus, front-focus, and rear-focus states can be determined. . still,
Arrow Y in the figure indicates the reading direction of the sensor device output.

次に第2図を参照して、第1図で説明した如き
TTL式能動型焦点検出装置に本発明を適用した
場合の一実施例の、光速入射位置検出の原理につ
いて説明する。先ず第2図aは光センサ・アレ
イ・デバイス3のセンサ面上の受光光束のエネル
ギー分布を模式的に示したもので、E1は合焦状
態の分布を示し、これは第1図bの最鮮鋭結像状
態に相当する。ここで、光センサ・アレイ・デバ
イス3のセンサ面上での光束の入射位置検出の上
で基準となる点を光源2の中心と共役な点Cに選
び、そしてこの共役点Cはここではj番目のセン
サ・エレメントとj+1番目のセンサ・エレメン
トとの境界に予め選んである。従つて合焦状態に
於てはセンサ面上のエネルギー分布は共役点Cを
境にして左、右にほぼ等分され、この状態に於て
は光センサ・アレイ・デバイス3のセンサ面上で
iからjまでのセンサ・エレメントに入射するエ
ネルギー総量とj+1からkまでのセンサ・エレ
メントに入射するエネルギー総量(但し、j−i
=k−(j+1)である)は所定誤差の範囲内で
同等である。
Next, referring to Fig. 2, as explained in Fig. 1,
The principle of light-speed incident position detection in an embodiment in which the present invention is applied to a TTL type active focus detection device will be described. First, Fig. 2a schematically shows the energy distribution of the received light beam on the sensor surface of the optical sensor array device 3, and E1 shows the distribution in the focused state, which is similar to Fig. 1b. This corresponds to the sharpest imaging state. Here, a point C that is conjugate with the center of the light source 2 is selected as a reference point for detecting the incident position of the light beam on the sensor surface of the photosensor array device 3, and this conjugate point C is j The boundary between the th sensor element and the j+1th sensor element is selected in advance. Therefore, in the focused state, the energy distribution on the sensor surface is almost equally divided to the left and right with the conjugate point C as the border, and in this state, the energy distribution on the sensor surface of the optical sensor array device 3 is The total amount of energy incident on sensor elements from i to j and the total amount of energy incident on sensor elements from j+1 to k (however, j−i
=k-(j+1)) are equivalent within a predetermined error range.

次にエネルギー分布の状態E2及びE3は各々第
1図a及びcの状態、即ち、各々後ピン状態及び
前ピン状態に於ける光センサ・アレイ・デバイス
3のセンサ面上の結像状態を示している。エネル
ギー分布は、結像レンズ1が合焦状態に於ける位
置から前後に離れるに従い光センサ・アレイ・
デバイス3のセンサ面上を左(B側)又は右(A
側)方向にぼけながらずれて行く。従つて結像レ
ンズ1の最大繰り出し量とセンサ面上でのスポツ
ト像の最大ずれ量とが対応関係にあり、これから
光センサ・アレイ・デバイス3のセンサ長、即
ち、センサ・エレメント数が決定される。尚、こ
の場合、センサ長をあまり長く出来ず、従つて、
スポツト像の最大ずれ量を完全にカバー出来ず
に、前ピン、後ピンに対応するエネルギー分布
E2、E3が最大にぼけた(即ち、拡つた)状態で
その左端或いは右端の分布が切断された様な状態
になつたとしても実用上はさ程影響がないもので
ある。第2図aに於てはこの左端及び右端に相当
するセンサ・エレメントの境界をi及びkとして
ある。ここで本発明にあつては、光センサ・アレ
イ・デバイス3から時系列的に送出されてくる各
センサ・エレメントの信号の中、iからkまでの
分を順次積分して行き、且つ、iからjまでとj
+1からkまでをjとj+1との間で極性反転さ
せて積分する。即ち、エネルギー分布に対応する
信号をV(t)とすると、積分値sは積分器のゲ
インをKとしたとき、 S=K〔∫tj tiV(t)dt−∫tk tjV(t)dt〕 で表わされる。Kの極性は正負いずれであつても
本質的には何等問題はない。第2図bに時刻tj
極性反転させた信号V(t)を模式的に示してあ
る。又、第2図cは第2図bの各信号を各々積分
した場合に得られる信号を各々のエネルギー分布
の状態、即ち、各ピント状態に於けるエネルギー
分布E1、E2、E3について模式的に示したもので
ある。時刻tjで反転積分された結果、式から理
解出来るように時刻tiから時刻tjまでの時間区間
の積分値と時刻tjから時刻tkまでの時間区間の積
分値の差Sが時刻tkの経過と共に出力される。こ
の差Sが第2図c中、S1で示す様に、零の時は光
センサ・アレイ・デバイス3のセンサ面上で設定
された共役点Cを中心としてエネルギー分布が
左、右同等となるように結像した状態であり、第
1図に於てはbの合焦状態に相当しており、第2
図に於ては光センサ・アレイ・デバイス3の部分
を拡大して示したaに於けるエネルギー分布E1
の状態に相当している。又、第2図cに於けるS2
及びS3は同図aに示した光センサ・アレイ・デバ
イス3のセンサ面上のエネルギー分布E2及びE3
に対応している。即ち、S2に関して言えばiから
jまでのセンサ・エレメント上でのエネルギー分
布に対応した信号エンベロープを積分したもの
と、j+1からkまでのセンサ・エレメント上で
のエネルギー分布に対応した信号エンベロープを
積分したものとの差が時刻tkの経過と共に、時刻
tjに於ける反転積分の結果として第2図cに於け
るS2の曲線の右端に示す如く−Vとして出力され
る。同様にS3については+Vが出力される。この
様に結像レンズ1の或る物体に対応する合焦位置
からの該結像レンズ1の前後移動の度合に従つて
光センサ・アレイ・デバイス3のセンサ面上での
信号光エネルギー分布はぼけを伴いながら、共役
点Cを中心として左右に移動する訳であるが、こ
のようなレンズ移動に対応した、第2図cで示さ
れる積分出力の、時刻tkの経過直後のレベル、即
ち式で表わされる反転積分後の出力Sのレベル
の変化は第3図に示されるような曲線となる。こ
れは式で表わされるSの値を縦軸(S軸と記
載)に、結像レンズ1の合焦位置からの移動量を
横軸(X軸と記載)としてS=S(X)の曲線を
模式的に表わしたものである。S(X)曲線がX
軸と交叉する点、即ち、S(X)=Oの場合は合焦
状態である。曲線S(X)は原点を中点としてほ
ぼ点対称となるからS(X)の極性及びS(X)=
Oとなる結像レンズ1の位置Xを求めれば合焦及
び前ピン、後ピンの別を検知出来る。例えば第3
図に於ける,,は第1図a,b,cに於け
る結像レンズ位置,,に対応し、又各々の
S(X)の値がずれ量に対応している。
Next, the energy distribution states E 2 and E 3 are the states of FIG. It shows. The energy distribution changes as the imaging lens 1 moves away from the focused position in the optical sensor array.
Place the left (B side) or right (A side) on the sensor surface of device 3.
(side) direction while blurring. Therefore, there is a correspondence between the maximum extension amount of the imaging lens 1 and the maximum deviation amount of the spot image on the sensor surface, and from this, the sensor length of the optical sensor array device 3, that is, the number of sensor elements is determined. Ru. In this case, the sensor length cannot be made very long, so
The energy distribution corresponding to the front focus and back focus cannot completely cover the maximum deviation of the spot image.
Even if E 2 and E 3 are maximally blurred (that is, expanded) and the distribution at the left or right end is cut off, it does not have much effect in practice. In FIG. 2a, the boundaries of the sensor elements corresponding to the left and right ends are designated as i and k. Here, in the present invention, among the signals of each sensor element sent out in time series from the optical sensor array device 3, components from i to k are sequentially integrated, and i from j to j
Integrate from +1 to k with the polarity reversed between j and j+1. That is, if the signal corresponding to the energy distribution is V(t), then the integral value s is, when the gain of the integrator is K, S=K[∫ tj ti V(t) dt−∫ tk tj V(t) dt]. There is essentially no problem whether the polarity of K is positive or negative. FIG. 2b schematically shows the signal V(t) whose polarity is inverted at time tj . In addition, Fig. 2c shows the signals obtained by integrating each signal in Fig. 2b for each energy distribution state, that is, the energy distributions E 1 , E 2 , and E 3 in each focus state. It is shown schematically. As a result of inversion integration at time t j , as can be understood from the equation, the difference S between the integral value of the time interval from time t i to time t j and the integral value of the time interval from time t j to time t k is the time Output as tk passes. As shown by S1 in Figure 2c, when this difference S is zero, the energy distribution is equal on the left and right sides around the conjugate point C set on the sensor surface of the optical sensor array device 3. This state corresponds to the in-focus state b in Fig. 1, and the second
In the figure, the energy distribution E 1 at a, which shows an enlarged portion of the optical sensor array device 3.
corresponds to the state of Also, S 2 in Figure 2c
and S 3 are the energy distributions E 2 and E 3 on the sensor surface of the optical sensor array device 3 shown in Figure a.
It corresponds to In other words, regarding S 2 , the signal envelope corresponding to the energy distribution on sensor elements from i to j is integrated, and the signal envelope corresponding to the energy distribution on sensor elements from j+1 to k is As time t k passes, the difference between the integrated value and
The result of the inversion integral at t j is output as -V as shown at the right end of the curve S 2 in FIG. 2c. Similarly, +V is output for S3 . In this way, the signal light energy distribution on the sensor surface of the optical sensor array device 3 changes according to the degree of movement of the imaging lens 1 back and forth from the focusing position corresponding to a certain object. The lens moves left and right around the conjugate point C while being blurred, but the level of the integrated output shown in Fig. 2c corresponding to such lens movement immediately after time tk elapses, i.e. The change in the level of the output S after the inversion integration expressed by the equation becomes a curve as shown in FIG. This is a curve of S = S (X) with the value of S expressed by the formula on the vertical axis (described as the S axis) and the amount of movement of the imaging lens 1 from the focusing position on the horizontal axis (described as the X axis). This is a schematic representation. S(X) curve is
A point that intersects the axis, that is, when S(X)=O, is in focus. Since the curve S(X) is almost point symmetrical with the origin as the midpoint, the polarity of S(X) and S(X)=
By finding the position X of the imaging lens 1 that is O, it is possible to detect focus and whether it is front focus or rear focus. For example, the third
In the figure, , corresponds to the imaging lens position, , in FIGS. 1a, b, and c, and each value of S(X) corresponds to the amount of deviation.

以下に、上述した様な基本原理に従う本発明の
光束入射位置検出装置の具体的実施例について詳
細に説明する。先ず第4図はこの実施例装置の主
として電気回路系の基本構成を示すもので、結像
レンズ1、光源2、光センサ・アレイ・デバイス
3、プリズム4及び予定焦点面6の配置関係につ
いては第1図によつて説明した通りであるものと
する。光センサ・アレイ・デバイス3はこの実施
例に於ては4相駆動の一次元CCDを使用してい
る。7は光センサ・アレイ・デバイス3を駆動す
る為のドライブ回路で、第5図に示す様に基本ク
ロツクCLKに基づき4相の転送クロツク・パル
スφ1〜φ4,φ4同基のリセツト・パルスφRS及び所
定の周期で且つφ4同期のシフト・パルスφSHを出
力する。尚、ここで転送クロツク・パルスφ1
φ2,φ3,φ4は電荷転送用CCDアナログ・シフ
ト・レジスタ駆動用のもので、CCDアナログ・
シフト・レジスタを通して信号電荷を出力所まで
転送する為に使用される。本例に於てはφ1〜φ4
の4相のクロツク・パルスを用いているが相数及
び転送方式については特に指定は必要ではない。
シフト・パルスφSHは所定の蓄積時間、センサ部
に蓄積された信号電荷をCCDアナログ・シフ
ト・レジスタへ移送するため、シフト・ゲート電
極に印加されるパルスである。又、リセツト・パ
ルスφRSは出力部の電荷リセツトのために附与さ
れるものである。出力部から出力される時系列信
号電圧波形をVoutとして模式的に示してある。
尚、本実施例に於ては光センサ・アレイ・デバイ
ス3からはφ2同期で信号が出力されるものであ
る。8は光センサ・アレイ・デバイス3から出力
される時系列信号電圧のオフセツト電圧(例えば
暗電流成分)を除去するための回路で、例えば、
差動増幅器から成つていて、その一方の入力側に
信号電圧を入力し、もう一方の入力端子にオフセ
ツト調整の為の電圧(例えば暗電流レベル)を入
力することにより信号電圧のオフセツト(ノイズ
成分)を除去する。尚、第5図に示す様に、ここ
では光センサ・アレイ・デバイス3の出力は負の
電圧信号として得られるものであるが、これは上
記オフセツト電圧除去回路内で反転増幅されて正
の電圧信号として出力されるものである。9は
FETアナログ・スイツチ等から成るアナログ・
ゲート回路で、制御回路12からの制御信号φ11
(第7図々示)に依り第2図で説明した時刻tiか
ら時刻tkまでの時間区間のみオン状態となる様に
制御される。10は信号反転回路で、制御回路1
2からの制御信号φ12(第7図図示)に依り第2図
で説明した時刻tjのタイミングで信号を反転させ
る様に制御される。11は該信号反転回路10の
出力を積分する積分回路で、シフト・パルスφSH
に依りリセツトされる。13は該積分回路11の
出力(S)をサンプル・ホールドするためのサン
プル・ホールド回路で、制御回路12からの制御
信号φ13(第7図々示)に依り時刻tkのタイミング
で積分回路11の出力(S)をサンプリングし、
以降、これをホールドする様に制御される。1
4,14′はサンプル・ホールド回路13の出力
(Vs)を抵抗R1,R2で定められている所定の
電圧範囲−Vref.〜+Vref.に対して比較するため
のウインド・コンパレータ回路を構成しているコ
ンパレータで、コンパレータ14はサンプル・ホ
ールド回路13の出力(Vs)を基準電圧+Vref.
に対して比較するべく出力(Vs)をその非反転
入力に、又、基準電圧+Vref.をその反転入力に
受け、一方、コンパレータ14′はサンプル・ホ
ールド回路13の出力(Vs)を基準電圧−Vref.
に対して比較するべく出力(Vs)をその反転入
力に、又、基準電圧−Vref.をその非反転入力に
受ける様に為されて居り、従つて、−Vref.≦Vs
≦+Vref・の場合にはコンパレータ14,1
4′の出力は共にロウとなり、Vs>+Vref.の場
合にはコンパレータ14′の出力はロウのまま、
コンパレータ14の出力がハイとなり、一方、
Vs>−Vref.の場合にはコンパレータ14の出力
はロウのまま、コンパレータ14′の出力がハイ
となる。15はコンパレータ14,14′の出力
の論理条件に応じて表示用LED18,19を制
御する表示制御回路で、例えば、コンパレータ1
4の出力がハイの場合にはLED18を、コンパ
レータ14′の出力がハイの場合にはLED19
を、そしてコンパレータ14,14′の出力が共
にロウの場合にはLED18,19の双方を点灯
させるべく制御する様に構成されている。16は
コンパレータ14,14′の出力に基づいて結像
レンズ1の自動焦点調節を行なうべくモータ17
を制御するモータ制御回路である。尚、上記制御
回路12はドライブ回路7からのシフト・パルス
φSH及び転送クロツク・パルスφ2を受けてこれに
基づいて光センサ・アレイ・デバイス3の使用セ
ンサ・エレメント範囲及び反転積分位置、即ち、
第2図で説明したti、tj、tkの各タイミングを規
定するべく制御信号φ11,φ12,φ13を出力するも
のである。
Hereinafter, specific embodiments of the light beam incident position detection device of the present invention based on the basic principle as described above will be described in detail. First of all, FIG. 4 mainly shows the basic configuration of the electric circuit system of this example device, and the arrangement relationship of the imaging lens 1, light source 2, photosensor array device 3, prism 4, and predetermined focal plane 6 is shown below. It is assumed that this is as explained with reference to FIG. The optical sensor array device 3 uses a four-phase driven one-dimensional CCD in this embodiment. Reference numeral 7 denotes a drive circuit for driving the optical sensor array device 3 , and as shown in FIG . A pulse φ RS and a shift pulse φ SH having a predetermined period and synchronized with φ 4 are output. Note that here, the transfer clock pulse φ 1 ,
φ 2 , φ 3 , and φ 4 are for driving the CCD analog shift register for charge transfer.
It is used to transfer the signal charge to the output point through the shift register. In this example, φ 1 to φ 4
Although four-phase clock pulses are used, it is not necessary to specify the number of phases and the transfer method.
The shift pulse φ SH is a pulse applied to the shift gate electrode in order to transfer the signal charge accumulated in the sensor section to the CCD analog shift register for a predetermined accumulation time. Further, the reset pulse φRS is provided for resetting the charge of the output section. The time-series signal voltage waveform output from the output section is schematically shown as Vout.
In this embodiment, the optical sensor array device 3 outputs a signal in synchronization with φ2 . 8 is a circuit for removing offset voltage (for example, dark current component) of the time-series signal voltage output from the photosensor array device 3; for example,
It consists of a differential amplifier, and by inputting a signal voltage to one input terminal and inputting a voltage for offset adjustment (for example, dark current level) to the other input terminal, the offset (noise) of the signal voltage can be adjusted. components). As shown in FIG. 5, the output of the photosensor array device 3 is obtained here as a negative voltage signal, but this is inverted and amplified in the offset voltage removal circuit and becomes a positive voltage. It is output as a signal. 9 is
Analog circuits consisting of FET analog switches, etc.
In the gate circuit, the control signal φ 11 from the control circuit 12
(shown in FIG. 7), the switch is controlled to be in the ON state only in the time period from time ti to time tk explained in FIG. 10 is a signal inversion circuit, and control circuit 1
Based on the control signal φ 12 (shown in FIG. 7) from No. 2, the signal is controlled to be inverted at the timing of time t j explained in FIG. 2. 11 is an integrating circuit that integrates the output of the signal inversion circuit 10, and a shift pulse φ SH
It is reset by Reference numeral 13 denotes a sample and hold circuit for sampling and holding the output (S) of the integrating circuit 11, and the integrating circuit is activated at the timing of time t k according to the control signal φ 13 (shown in FIG. 7) from the control circuit 12. Sample the output (S) of 11,
From then on, it will be controlled to hold this. 1
4 and 14' constitute a window comparator circuit for comparing the output (Vs) of the sample and hold circuit 13 with respect to a predetermined voltage range -Vref. to +Vref. determined by resistors R1 and R2. The comparator 14 converts the output (Vs) of the sample-and-hold circuit 13 into the reference voltage +Vref.
The comparator 14' receives the output (Vs) of the sample-and-hold circuit 13 at its non-inverting input and the reference voltage +Vref. at its inverting input for comparison with the reference voltage -Vref. Vref.
The output (Vs) is received at its inverting input and the reference voltage -Vref. is received at its non-inverting input for comparison with respect to -Vref.≦Vs.
If ≦+Vref・, comparator 14,1
Both outputs of comparator 14' become low, and in the case of Vs>+Vref., the output of comparator 14' remains low.
The output of comparator 14 becomes high, while
When Vs>-Vref., the output of the comparator 14 remains low and the output of the comparator 14' becomes high. 15 is a display control circuit that controls the display LEDs 18 and 19 according to the logical conditions of the outputs of the comparators 14 and 14';
When the output of comparator 14' is high, LED18 is activated, and when the output of comparator 14' is high, LED19 is activated.
and when the outputs of the comparators 14 and 14' are both low, the control is performed so that both the LEDs 18 and 19 are turned on. 16 is a motor 17 for automatically focusing the imaging lens 1 based on the outputs of the comparators 14 and 14'.
This is a motor control circuit that controls the The control circuit 12 receives the shift pulse φ SH and the transfer clock pulse φ 2 from the drive circuit 7, and based on these, determines the range of the sensor elements to be used and the inversion integral position of the optical sensor array device 3, i.e. ,
Control signals φ 11 , φ 12 , and φ 13 are outputted to define the timings of ti, tj, and tk explained in FIG. 2.

以上の構成に於て、今、光源2の発光に依り光
束が投射され、その反射光束が光センサ・アレ
イ・デバイス3のセンサ面上でこの時の物体に対
する結像レンズ1の焦点調節状態に応じた位置に
入射している状態で、ドライブ回路7の作動に依
り該光センサ・アレイ・デバイス3の出力の読み
出しが行なわれると、先ず、この時のシフト・パ
ルスφSHに依り積分回路11がリセツトされると
共に制御回路12がこのシフト・パルスφSHに応
答して転送クロツク・パルスφ2に基づきタイミ
ング規定動作を開始する様になり、一方、この時
読み出されたセンサ・デバイス出力はオフセツト
電圧除去回路8に依りそのオフセツト電圧(ノイ
ズ成分)が除去された後、アナログ・ゲート回路
9に附与される。ここでセンサ・デバイス出力の
読み出しの開始から時刻tiに達する迄の間は制御
回路12は制御信号φ11をロウと為すことに依り
アナログ・ゲート回路9をゲート・オフ状態に設
定して居り、そして時刻tiに達すると、以降、時
刻tkに達する迄、制御信号φ11をハイと為すこと
に依りアナログ・ゲート回路9をゲート・オン状
態に設定する様になり、従つて、信号反転回路1
0には時刻tiから時刻tkまでの時間区間のセン
サ・デバイス出力が附与されることになる訳であ
るが、ここで、時刻tjに達する迄は制御回路12
は制御信号φ12をロウを為すことに依り信号反転
回路10を、その入力信号を反転させることなく
そのまま出力する信号非反転出力モードに設定し
て居り、そして時刻tjに達すると、以降、時刻tk
に達する迄、制御信号φ12をハイと為すことに依
り信号反転回路10を、その入力信号を反転させ
て出力する信号反転出力モードに設定する様にな
る。従つて積分回路11は時刻tiから時刻tkまで
の時間区間で、先ず、時刻tiから時刻tjまでの時
間区間の信号を積分した後、続く時刻tjから時刻
tkまでの時間区間の信号については反転積分を行
なうことになり、斯くして積分回路11に依り、
前掲の式で示す演算が行なわれて時刻tkに達し
た時点では該積分回路11からは時刻tiから時刻
tjまでの時間区間の信号量と時刻tjから時刻tkま
での時間区間の信号量との差(S)が出力される
様になる。そして時刻tkに達すると制御回路12
は制御信号φ13をハイと為し、これに依りサンプ
ル・ホールド回路13はこの時刻tkの時点での積
分回路11の出力(S)をサンプル・ホールドす
る様になる。斯くしてこの時のサンプル・ホール
ド回路13の出力(Vs)は光センサ・アレイ・
デバイス3のセンサ面上での上記反射光束の入射
位置を表わすことになり、その際、第2図で説明
したことから、Vs=0であれば、反射光束の入
射位置はj番目とj+1番目のセンサ・エレメン
トの境界、即ち、共役点Cに一致していることに
なり、Vs>0であれば共役点CよりもB側に、
又、Vs<0であれば共役点CよりもA側に偏つ
ていることになり、且つ、この時の絶対値レベル
|Vs|はその偏りの量を表わすことになる。こ
こでは以上の様にして光センサ・アレイ・デバイ
ス3のセンサ面上での反射光束の入射位置の検知
が行なわれ、その結果はサンプル・ホールド回路
13の出力(Vs)、即ち、積分回路11の出力
(S)に依つて指示されることになる訳である。
以下、この時のサンプル・ホールド回路13の出
力(Vs)はコンパレータ14,14′に依り所定
の電圧範囲−Vref.〜+Vref.に対して比較され、
そ結果に基づいて表示制御回路15に依りLED
18,19に依る表示状態が制御されると共にモ
ータ制御回路16に依りレンズ駆動用モータ17
が制御される様になる。尚、この場合、第2,3
図で説明したことから、コンパレータ14の出力
のハイは前ピン状態を、コンパレータ14′の出
力のハイは後ピン状態を、そしてコンパレータ1
4,14′の双方の出力のロウは合焦状態(即ち、
ここでは第3図に示す様に+Vref.と−Vref.とで
定まる範囲δを合焦範囲としている訳である)を
表わすことになるから、LED18の点灯は前ピ
ン状態を、LED19の点灯は後ピン状態を、そ
してLED18,19双方の点灯は合焦状態を表
わすことになる。又、このことからモータ制御回
路16はコンパレータ14の出力のハイに依り結
像レンズ1を後退させるべくモータ17を所定方
向に回転させ、コンパレータ14′の出力のハイ
に依り結像レンズ1を前進させるべくモータ17
を逆転させ、そして、コンパレータ14,14′
の双方の出力のロウに依りモータ17を停止させ
るべく該モータ17を制御する様に構成しておけ
ば良いものである。
In the above configuration, a light beam is now projected by the light emission from the light source 2, and the reflected light beam is in the focusing state of the imaging lens 1 with respect to the object at this time on the sensor surface of the photosensor array device 3. When the output of the optical sensor array device 3 is read out by the operation of the drive circuit 7 in a state where the light is incident on the corresponding position, first, the shift pulse φ SH at this time causes the integration circuit 11 to be read out. is reset, and the control circuit 12 responds to this shift pulse φ SH to start the timing specified operation based on the transfer clock pulse φ 2 . Meanwhile, the sensor device output read at this time is After the offset voltage (noise component) is removed by the offset voltage removal circuit 8, it is applied to the analog gate circuit 9. Here, from the start of reading the sensor device output until reaching time ti, the control circuit 12 sets the analog gate circuit 9 to the gate-off state by setting the control signal φ11 to low. When the time ti is reached, the analog gate circuit 9 is set to the gate-on state by making the control signal φ 11 high until the time tk is reached, and therefore the signal inversion circuit 1
0 is given the sensor device output in the time interval from time ti to time tk, but here, until time tj is reached, the control circuit 12
By setting the control signal φ 12 to low, the signal inverting circuit 10 is set to the signal non-inverting output mode in which the input signal is output as it is without inverting it, and when time tj is reached, the time tk
By setting the control signal φ 12 to high until reaching , the signal inverting circuit 10 is set to the signal inverting output mode in which the input signal is inverted and output. Therefore, the integrating circuit 11 first integrates the signal in the time interval from time ti to time tk, and then integrates the signal in the time interval from time ti to time tj.
For the signal in the time interval up to tk, inversion integration is performed, and thus, depending on the integration circuit 11,
When the calculation shown in the above formula is performed and the time tk is reached, the integration circuit 11 outputs the information from the time ti to the time tk.
The difference (S) between the signal amount in the time interval up to tj and the signal amount in the time interval from time tj to time tk is output. Then, when the time tk is reached, the control circuit 12
sets the control signal φ 13 to high, so that the sample-and-hold circuit 13 samples and holds the output (S) of the integrating circuit 11 at this time tk. Thus, the output (Vs) of the sample-and-hold circuit 13 at this time is the output of the optical sensor array.
This represents the incident position of the reflected light beam on the sensor surface of the device 3. At this time, as explained in FIG. 2, if Vs=0, the incident position of the reflected light beam is the j-th and j+1-th It coincides with the boundary of the sensor element, that is, the conjugate point C, and if Vs>0, then
Further, if Vs<0, it means that the conjugate point C is biased toward the A side, and the absolute value level |Vs| at this time represents the amount of the bias. Here, the incident position of the reflected light beam on the sensor surface of the photosensor array device 3 is detected as described above, and the result is the output (Vs) of the sample and hold circuit 13, that is, the integration circuit 11 The instruction is given depending on the output (S) of .
Hereinafter, the output (Vs) of the sample-and-hold circuit 13 at this time is compared with a predetermined voltage range -Vref. to +Vref. by the comparators 14 and 14'.
Based on the result, the display control circuit 15 controls the LED.
18 and 19, and the lens driving motor 17 is controlled by the motor control circuit 16.
becomes controlled. In this case, the second and third
From what has been explained in the figure, the high output of comparator 14 indicates the front pin state, the high output of comparator 14' indicates the back pin state, and comparator 1
Both output rows of 4 and 14' are in focus (i.e.,
Here, as shown in Figure 3, the range δ determined by +Vref. and -Vref. is used as the focusing range), so the lighting of LED 18 indicates the front focus state, and the lighting of LED 19 indicates The rear focus state and the lighting of both LEDs 18 and 19 indicate the in-focus state. Also, from this, the motor control circuit 16 rotates the motor 17 in a predetermined direction to move the imaging lens 1 backward depending on the high output of the comparator 14, and moves the imaging lens 1 forward depending on the high output of the comparator 14'. Motor 17 to make
and comparators 14, 14'
It is sufficient if the motor 17 is controlled so as to stop the motor 17 depending on the low output of both.

ここで上記制御回路12、オフセツト電圧除去
回路8、信号反転回路10の各具体的構成例につ
いて説明しておく。
Here, specific configuration examples of the control circuit 12, offset voltage removal circuit 8, and signal inversion circuit 10 will be explained.

先ず、第6図は制御回路12の一構成例を示す
もので、21は転送クロツク・パルスφ2をカウ
ントするカウンタで、シフト・パルスφSHに依つ
てリセツトされる様に為されている。22は該カ
ウンタ21のカウント出力に基づいて上記の時刻
ti、tj、tkのタイミングを規定するべくその内容
が予めプロクラムされたプログラマブル・ロジツ
ク・アレイで、具体的には光センサ・アレイ・デ
バイス3にシフト・パルスφSHが附与されて後、
第1番目のセンサ・エレメントからの信号が読み
出されるまでに転送クロツク・パルスφ2がα個
附与されるものとすると、出力端子Aからはカウ
ンタ21のカウント値が“α+i”となつた時点
で、又、出力端子Bからはカウンタ21のカウン
ト値が“α+j”となつた時点で、そして、出力
端子Cからはカウンタ21のカウント値が“α+
k”となつた時点で夫々単パルス(第7図々示)
を出力する様にその内容が予めプログラムされて
いるものである。23はプログラマブル・ロジツ
ク・アレイ22の出力端子Aからのパルスに依つ
てセツトされた後、出力端子Cからのパルスに依
つてリセツトされる様に為されたRSフリツプ・
フロツプ・24は同じくプログラマブル・ロジツ
ク・アレイ22の出力端子Bからのパルスに依つ
てセツトされた後、出力端子Cからのパルスに依
つてリセツトされる様に為されたRSフリツプ・
フロツプで、ここではフリツプ・フロツプ23の
Q出力(第7図々示)が第4図示アナログ・ゲー
ト回路9に対する制御信号φ11となり、又、フリ
ツプ・フロツプ24のQ出力(第7図々示)が第
4図示信号反転回路10に対する制御信号φ12
なり、そして、プログラマブル・ロジツク・アレ
イ22の出力端子Cからの出力が第4図示サンプ
ル・ホールド回路13に対する制御信号φ13とな
る。
First, FIG. 6 shows an example of the configuration of the control circuit 12. Reference numeral 21 is a counter for counting the transfer clock pulse φ2 , and is configured to be reset by the shift pulse φSH . 22 is the above time based on the count output of the counter 21.
A programmable logic array whose contents are programmed in advance to define the timings of ti, tj, and tk. Specifically, after the shift pulse φ SH is applied to the optical sensor array device 3,
Assuming that α transfer clock pulses φ 2 are applied until the signal from the first sensor element is read out, the signal is output from output terminal A at the point when the count value of the counter 21 reaches “α+i”. Then, from the output terminal B, when the count value of the counter 21 becomes "α+j", and from the output terminal C, the count value of the counter 21 becomes "α+j".
k'', a single pulse (as shown in Figure 7)
The content is pre-programmed to output the following. 23 is an RS flip-flop configured to be set by a pulse from the output terminal A of the programmable logic array 22 and then reset by a pulse from the output terminal C.
Flop 24 is also an RS flip flop configured to be set by a pulse from output terminal B of programmable logic array 22 and then reset by a pulse from output terminal C.
Here, the Q output of the flip-flop 23 (shown in FIG. 7) becomes the control signal φ 11 for the analog gate circuit 9 shown in FIG. 4, and the Q output of the flip-flop 24 (shown in FIG. ) becomes the control signal φ 12 for the fourth illustrated signal inversion circuit 10, and the output from the output terminal C of the programmable logic array 22 becomes the control signal φ 13 for the fourth illustrated sample and hold circuit 13.

次に第8図は上記オフセツト電圧除去回路8の
一構成例を示すもので、ここに示す例は光セン
サ・アレイ・デバイス3からの出力を交流増幅し
た後、クランプすることに依つて信号電圧のオフ
セツト分(直流分)を除去する様にしたものであ
る。即ち、図に於て、31は交流増幅器、32は
クランプ用(即ち、直流カツト用)コンデンサ、
33は該コンデンサ32のリセツト用アナログ・
スイツチ・34は出力用バツフア増幅器で、コン
デンサ32に依り信号電圧中のオフセツト分(こ
こでは主に直流分)が除去されることに依りバツ
フア増幅器34からはオフセツト分が除去された
信号が出力される様になる。尚、アナログ・スイ
ツチ33はシフト・パルスφSHに依つてコンデン
サ32をリセツトするべくオンさせられる。
Next, FIG. 8 shows an example of the configuration of the offset voltage removal circuit 8. In the example shown here, the output from the photosensor array device 3 is AC amplified and then clamped to reduce the signal voltage. The offset component (DC component) is removed. That is, in the figure, 31 is an AC amplifier, 32 is a clamping (i.e., DC cutting) capacitor,
33 is an analog pin for resetting the capacitor 32.
The switch 34 is an output buffer amplifier, and the capacitor 32 removes the offset component (here mainly the DC component) in the signal voltage, so that the buffer amplifier 34 outputs a signal with the offset component removed. It will look like this. Note that the analog switch 33 is turned on in order to reset the capacitor 32 by the shift pulse φSH .

最後に第9図は上記信号反転回路10の3つの
構成例を示すもので、先ずaに示す例は、演算増
幅器41及び抵抗R3,R4を図示の如く接続し
て成る反転増幅回路の出力と、演算増幅器42及
び抵抗R5,R6,R7,R8を図示の如く接続
して成る非反転増幅回路の出力を夫々アナログ・
スイツチ43及び44に依つてセレクトする様に
したもので、アナログ・スイツチ43には制御信
号φ12が、又、アナログ・スイツチ44にはイン
バータ45に依るそのインバート信号12(これ
は第6図示フリツプ・フロツプ28の出力に等
しい)が附与される。又、bに示す例は、演算増
幅器46、抵抗R9,R10,R11及びアナロ
グ・スイツチ47を図示の如く接続して成る非反
転増幅回路の構成に於て、アナログ・スイツチ4
7をオンさせることに依りその動作モードを非反
転増幅モードから反転増幅モードに切換え得る様
にしたもので、アナログ・スイツチ47には上記
制御信号φ12が附与される。又、cに示す例は、
演算増幅器48、抵抗R12,R13,R14及
びアナログ・スイツチ49を図示の如く接続して
成る反転増幅回路の構成に於て、アナログ・スイ
ツチ49をオンさせることに依りその動作モード
を反転増幅モードから非反転増幅モードに切換え
得る様にしたもので、アナログ・スイツチ49に
は制御信号φ12の、インバータ50に依るインバ
ート信号12が附与される。
Finally, FIG. 9 shows three configuration examples of the signal inverting circuit 10. First, the example shown in a shows the output of an inverting amplifier circuit formed by connecting an operational amplifier 41 and resistors R3 and R4 as shown. , an operational amplifier 42 and resistors R5, R6, R7, and R8 are connected as shown in the figure, and the outputs of the non-inverting amplifier circuits are respectively analog-amplified.
The analog switch 43 receives the control signal φ12 , and the analog switch 44 receives the inverted signal 12 from the inverter 45. - equal to the output of flop 28) is given. Further, in the example shown in b, in the configuration of a non-inverting amplifier circuit formed by connecting an operational amplifier 46, resistors R9, R10, R11, and an analog switch 47 as shown in the figure, the analog switch 4
By turning on the analog switch 47, the operation mode can be switched from the non-inverting amplification mode to the inverting amplification mode, and the analog switch 47 is given the control signal φ12 . Also, the example shown in c is
In an inverting amplifier circuit configured by connecting an operational amplifier 48, resistors R12, R13, R14, and an analog switch 49 as shown in the figure, turning on the analog switch 49 changes the operating mode from the inverting amplification mode. The analog switch 49 is configured to be able to switch to a non-inverting amplification mode, and an inverted signal 12 of the control signal φ 12 is applied to the analog switch 49 by an inverter 50.

さて、以上に詳述した様に本発明の光束入射位
置検出装置は、光束が入射する事にほぼ一致して
走査型撮像素子を配置し、該撮像素子からの時系
列出力信号を所定の区間毎に分割して各区間毎の
信号量を比較することに依り上記光束入射面上で
の上記光束の入射位置を検出する様にしたもの
で、これに依れば、光センサ・アレイ・デバイス
等の走査型撮像素子の使用の下で、より簡単な方
法で、従つて、電気回路系の構成の複雑化を招く
ことなく常に高精度で且つ正確に、光束の、所定
面上での入射位置を検出し得る様になり、特に冒
頭に述べた様な能動型距離検出装置或いは焦点検
出装置等に適用して非常に有益なものである。
尚、実施例では本発明装置の適用例としてTTL
式能動型焦点検出装置を挙げて説明したが本発明
の装置の適用が斯かる焦点検出装置のみに限られ
るものではないことは勿論のことで、光束の入射
位置の検出を必要とする機器に広く適用可能であ
り、その場合にも上記した様な有益な利点が得ら
れるものである。又、実施例では走査型撮像素子
として光センサ・アレイ・デバイスで知られる自
己走査型固体撮像素子を挙げたがこの外にビデイ
コン、サチコン、カルニコン等で知られる撮像管
能も使用し得るものである。更に実施例では各分
割区間毎の信号量として信号の積分量を求める様
にしていたが、この外に各区間毎の信号のピーク
値或いは各区間毎の信号の平均値を求めてそれ等
を比較する様にしても良いものである。又更に実
施例では各区間毎の信号量の比較の方法として反
転積分と云う手法を採つていたが、この外に各区
間毎の信号を夫々別々に積分したり或いはそのピ
ーク値を求め、これ等を差動増幅回路に附与して
その差(S)を求めたり或いは比較回路を用いて
比較する様にしても良いものである。
Now, as described in detail above, in the light flux incident position detection device of the present invention, a scanning type image sensor is arranged almost coincident with the incident light flux, and a time-series output signal from the image sensor is detected in a predetermined interval. The incident position of the light beam on the light beam incident surface is detected by dividing the signal into each section and comparing the signal amount for each section. By using a scanning image sensor such as the above, it is possible to make the incident of the light beam on a predetermined surface in a simpler way and always with high precision and accuracy without complicating the configuration of the electric circuit system. This makes it possible to detect the position, and is very useful especially when applied to active distance detection devices or focus detection devices as mentioned at the beginning.
In addition, in the example, TTL is used as an application example of the device of the present invention.
Although the description has been made using a type active focus detection device, it goes without saying that the application of the device of the present invention is not limited to such a focus detection device. It can be widely applied, and the beneficial advantages described above can also be obtained in that case. Furthermore, in the embodiment, a self-scanning solid-state image sensor known as an optical sensor array device is used as the scanning image sensor, but in addition to this, image sensor functions known as videcon, saticon, carnicon, etc. can also be used. be. Furthermore, in the embodiment, the integrated amount of the signal was determined as the signal amount for each divided section, but in addition to this, the peak value of the signal for each section or the average value of the signal for each section was determined and used. It would be good to make a comparison. Furthermore, in the embodiment, a method called inversion integration was adopted as a method of comparing the signal amount for each section, but in addition to this, the signal for each section may be integrated separately, or the peak value thereof may be determined, These may be added to a differential amplifier circuit to determine the difference (S), or a comparison circuit may be used for comparison.

また本発明の装置を製作する場合、撮像素子を
装置に取付けた後、設計上の予定位置に合わせて
撮像素子の所定位置を電気的に指定し、ここを基
準とすれば取付誤差を実用上解消できる効果があ
り、よつて精度の向上を図ることが可能となる。
Furthermore, when manufacturing the device of the present invention, after installing the image sensor in the device, a predetermined position of the image sensor is electrically specified according to the planned position in the design, and if this is used as a reference, the installation error can be reduced in practical terms. This has the effect of eliminating this problem, thereby making it possible to improve accuracy.

更に撮像素子を利用して入射光束を撮像し、光
束の形態を観測できるから、この情報を組立調整
時のチエツク手段として利用できる効果がある。
Furthermore, since the incident light beam can be imaged using an image sensor and the form of the light beam can be observed, this information can be used as a checking means during assembly and adjustment.

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

第1図は本発明装置の一適用例としてのTTL
式能動型焦点検出装置の光学的配置構成を示す模
式図で、aは後ピン状態を、bは合焦状態を、c
は前ピン状態を夫々示す。第2図は本発明装置を
第1図で説明した様な焦点検出装置に適用した場
合の光束入射位置検出の原理を説明するための図
で、aは光センサ・アレイ・デバイスのセンサ面
での第1図a,b,cの状態に対応した各光エネ
ルギーの分布状態を、bはセンサ・デバイス出力
の反転積分のタイミング関係を、cは反転積分の
様子を夫々示すものである。第3図は第2図で説
明した反転積分に依つて得られる出力信号(S)
の、光束の入射位置の変化に応じた変化の様を示
す出力波形図、第4図は本発明装置を第1図示焦
点検出装置に適用した場合の一実施例を示すブロ
ツク・ダイアグラム、第5図は第4図示回路系に
於けるドライバ回路の出力とこれに依る光セン
サ・アレイ・デバイスからの出力信号を示すタイ
ミング・チヤート、第6図は第4図示回路系に於
ける制御回路の一構成例を示すブロツク・ダイア
グラム、第7図は第6図示回路の動作関係を示す
タイミング・チヤート、第8図は第4図示回路系
に於けるオフセツト電圧除去回路の一構成例を示
す部分回路図、第9図a,b,cは第4図示回路
系に於ける信号反転回路の3つの構成例を示す部
分回路図である。 1……結像レンズ、2……光源、6……予定焦
点面、3……走査型撮像素子としての光センサ・
アレイ・デバイス(自己走査型固体撮像素子)、
9……有効信号取込み用アナログ・ゲート回路、
10,11,12……各分割区間毎の信号量を比
較するための手段としての反転積分手段の構成要
素で、10は信号反転回路、11は積分回路、1
2は信号区間設定用制御回路である。
Figure 1 shows TTL as an application example of the device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing the optical arrangement of a type active focus detection device, in which a shows the rear focus state, b shows the focused state, and c
indicate the front pin state, respectively. FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of detecting the light flux incident position when the device of the present invention is applied to a focus detection device as explained in FIG. FIG. 1 shows the distribution states of each light energy corresponding to the states a, b, and c in FIG. Figure 3 shows the output signal (S) obtained by the inverted integration explained in Figure 2.
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the case where the device of the present invention is applied to the focus detection device shown in FIG. 1, and FIG. The figure is a timing chart showing the output of the driver circuit in the circuit system shown in FIG. 4 and the output signal from the optical sensor array device based on this, and FIG. A block diagram showing an example of the configuration, FIG. 7 is a timing chart showing the operational relationship of the circuit shown in FIG. 6, and FIG. 8 is a partial circuit diagram showing an example of the configuration of the offset voltage removal circuit in the circuit system shown in FIG. , FIGS. 9A, 9B, and 9C are partial circuit diagrams showing three configuration examples of the signal inverting circuit in the circuit system shown in FIG. 1... Imaging lens, 2... Light source, 6... Planned focal plane, 3... Optical sensor as a scanning type image sensor.
Array device (self-scanning solid-state image sensor),
9...Analog gate circuit for capturing valid signals,
10, 11, 12... Components of an inverting and integrating means as a means for comparing the signal amount for each divided section, 10 is a signal inverting circuit, 11 is an integrating circuit, 1
2 is a signal section setting control circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 物体からの光束を光学系を介して受光手段へ
導き、入射光束のエネルギー強度分布が前記受光
手段の受光面上で移動する作用を利用して測定あ
るいは検出を行う装置において、 前記受光手段を走査型撮像素子とし、又前記光
学系によつて定まる光学上の所定位置に相当する
前記走査型撮像素子上の位置を信号処理上の基準
として指定すると共に前記走査型撮像素子から前
記エネルギー強度分布に関する電気信号を読み出
し、読み出した電気信号を前記基準を用いて所定
アルゴリズムに従つて処理する電気手段を設けた
ことを特徴とする光束入射位置検出装置。
[Scope of Claims] 1. A device that guides a light beam from an object to a light receiving means through an optical system and performs measurement or detection by utilizing the effect that the energy intensity distribution of the incident light beam moves on the light receiving surface of the light receiving means. In this, the light receiving means is a scanning image sensor, and a position on the scanning image sensor corresponding to a predetermined optical position determined by the optical system is specified as a reference for signal processing, and the scanning image sensor is A light flux incident position detecting device comprising: an electric means for reading an electric signal related to the energy intensity distribution from the element and processing the read electric signal according to a predetermined algorithm using the reference.
JP12453779A 1979-09-27 1979-09-27 Detector for incident location of light flux Granted JPS5647701A (en)

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DE2355185C2 (en) * 1973-11-05 1975-05-22 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Arrangement for measuring the thickness of objects using laser beams

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