JPH0213763B2

JPH0213763B2 -

Info

Publication number: JPH0213763B2
Application number: JP55031235A
Authority: JP
Inventors: Jukichi Niwa; Mitsutoshi Oowada; Yasuo Ogino; Kazuo Tanaka; Noboru Yukimura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1980-03-12
Filing date: 1980-03-12
Publication date: 1990-04-05
Also published as: JPS56126813A

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。

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分野に
於て、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投射し、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い
て反射光束の検知手段として自己走査型撮像素子
を応用した例が本件出願人によつて既に特願昭54
−124537号等にて提示されている。即ち投光器と
自己走査型撮像素子を結像光学系の予定結像面の
所定位置に共役な、任意の位置に各々配置し、一
方投光器から投射した光束は該結像光学系の一部
分に限定されたアパーチヤーを透過して目標物体
面を照射する。更に該目標物体面での反射された
光束は結像光学系の他の限定されたアパーチヤー
を透過した後走査型撮像素子面に入射する。

走査型撮像素子から出力される時系列信号は交
流増幅器によりオフセツト分を除去した後次段の
サンプル・アンド・ホールド回路により、ホール
ドされた信号出力波形となる。更に次段の直流再
生回路によつて例えば黒レベルに於てクランプさ
れる。次に積分極性反転回路に於てこのような時
系列化画像信号を所定の画素の出力のタイミング
で極性反転させる。即ち、この画素の境界以前に
読み出された時系列化画像信号（以後Ａ領域と呼
ぶ）とこれ以後に読み出される時系列化画像信号
（以後Ｂ領域と呼ぶ）とは極性が反転した状態で
次段の積分回路に入力され、Ａ領域の積分値から
Ｂ領域の積分値が差し引かれる。従つて積分回路
からの出力が零であるか極性が正か負かを判別す
ることにより自己走査型撮像素子面に入射した光
束がＡ領域に偏つているか又はＢ領域に偏つてい
るか或かＡ，Ｂ両域に等分にまたがつて入射して
いるかの判別が出来るわけである。

又、この積分回路は自己走査型撮像素子の信号
送出時間に同期してリセツトされた後積分を開始
し送出時間の整数倍の所定の積分時間を経過した
後サンプリングされて再びリセツトされる。従つ
て前記光束の入射位置の判別を単一の信号送出時
間に頼ることなく所定回数の送出信号を積分し信
号を充分な大きさの値にしておいて（Ａ領域―Ｂ
領域）（以後これをＡ―Ｂと略記する）の極性及
び零を判定するわけである。

そして、目標物体の該結像光学系による結像位
置が合焦状態にある場合には、入射光束位置が該
自己走査型撮像素子のＡ領域、、Ｂ領域に対して
等分にまたがつて入射する。即ちこの場合Ａ―Ｂ
＝０となつている。又、結像状態が非合焦状態の
場合は入射光束位置が前ピンか又は、後ピンかに
よつてＡ領域側又はＢ領域側いづれかに偏よる。
従つてＡ―Ｂの極性によつて目標物体が該結像光
学系に対して前ピンであるか或は後ピンであるか
の方向検知をし得る。しかし以上に述べたような
実施例装置にあつてもまだ改善しなければならな
い問題点が幾つか残されている。例えば合焦点位
置からの許容し得る一定量のボケに対応したＡ―
Ｂ信号出力の絶対値は自己走査型撮像素子の信号
送出時間及び蓄積時間、更には処理回路系のゲイ
ン及び後段積分回路の積分時間である該信号送出
時間の倍数の時間が固定されている場合には自己
走査型撮像素子面に入射する光束の大きさにその
まま対応して変動する。従つて目標物体までの距
離及び目標物体面の反射率等の条件（以後これを
被写体条件と呼ぶ）に依存して前記Ａ―Ｂ信号の
変化量は大きく変動するわけである。前記一定量
ボケを該結像光学系の許容ボケ範囲と見做した場
合には被写体条件によつて合焦精度がまつたく異
つてしまう。

更には目標物体の結像光学系による結像状態が
予定結像面に設置された自己走査型撮像素子面上
で合焦状態から大きくズレているような場合にも
Ａ―Ｂ信号は次第に微少になつてしまう。このよ
うな状態に於ては前記積分時間等を小さい状態に
保持していてはもはや方向検知が極めて困難とな
つてしまう。更にはこのような困難さは前記の様
な被写体条件の変化によりもつと強調される結果
を招くことにもなる。

又、設定された最悪の被写体条件に於いて所要
の合焦精度が得られるように前記積分時間を決定
しておくと合焦点検知及び方向検知に対して常に
長時間を要することにになるわけで未だ改良の余
地が残されている。

本発明はこの様な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知装置或
は合焦検知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CCD、BBD、フオトダ
イオードアレイ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種々様々な被写体条件に
対して所要の合焦精度を最短時間で判定し、且つ
方向検知の限界を低下させることなく合わせて合
焦点検知時間を短縮することが出来、これによつ
て結像光学系のサーボ駆動制御を容易ならしめる
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、そしてこの様な目的の
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、該撮像素子から読み出される時系列出力信号
を所定の区間毎に分割して各区間毎の信号積分量
の差を検知すべき積分回路を設置すると共に、並
行して各区間毎の信号積分量の和を検知すべき積
分回路を設け、この和信号量が所定の値になつた
事を検知した後、前記差信号量をサンプルホール
ドして光束入射位置の判別を行う。又、この時差
や和を検知する為の前記積分回路を同時にリセツ
トし、積分時間を制御する。

しかも、この和信号量の閾レベルを、差信号量
の零値を挾む許容誤差範囲と対応させる事によつ
て、和信号量がこの閾レベルを越えた時には、前
記差信号量が前記許容誤差範囲内にあるか否かの
判定が常に同じ精度で可能となる特徴を有する。

以下添付の図面を参照して本発明を実施例に即
して詳述する。

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・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。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。

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、光束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。

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〔∫^ti _tiＶ（ｔ）dt−∫^tk _tj Ｖ（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で
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ペ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ペロープを
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Ｓ（ｘ）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）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。

又、Ｍ（Ｘ）は結像レンズ位置に対する前記和
信号の値の変位を示すもので、光センサ・アレ
イ・デバイス入射する光信号Ｖ（ｔ）に対し、Ｍ（ｘ）＝K′∫^tk _tiＶ（ｔ）dt … で表わされる関係にある。尚K′はこの場合の積
分器のゲインである。

以上基本原理について説明したが、前述の如く
複数回の送出信号にわたり後続の積分回路により
長時間の積分を行つた後のＡ―Ｂ信号出力を判定
しても基本原理を何等逸脱することがないことは
明らかである。

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にお
ける基本的な信号処理方式を説明する為のタイミ
ングチヤートと信号波形の模式図である。(i)はこ
の実施例装置に於て使用したCCDのシフトパル
スを示す。(ii)はCCDより送出される時系列信号
エンベロープである。(iii)は光源に使用したLED
の駆動パルスである。

Highレベルにおいて点灯する。LEDの点灯区
間はCCDの蓄積時間以下に設定されている。従
つて(ii)に表現されているようにCCDから送出さ
れる信号エンベーロープは一送出区間毎に外乱光
のみの信号エンベロープと、入射信号光束と外乱
光とが重なつた状態での信号エンベロープとが繰
り返される。(iv)は前述の差信号Ａ―Ｂを作る為の
極性反転パルスである。自己走査型撮像素子のｉ
番目からｊ番目までの領域をＡとしｊ＋１からｋ
番目までの領域をＢとするとｊ番目に対応した送
出信号に同期して立ち上がり、立ち下がりを交互
に繰り返す。

従つて極性を極性反転パルスのHigh及びLow
に合致させて正、負とすると送出された信号エン
ベーロープ(ii)は(v)に示されるような波形に変調さ
れる。(v)に示すような信号を後段の積分回路を通
すことにより外乱光分の信号出力を除去した光源
による信号出力分のみのＡ―Ｂ出力が得られる。
(vi)は前述の和信号Ａ＋Ｂを作る為の極性反転パル
スである。Ａ＋Ｂの信号は外乱光信号分を、外乱
光の重畳した信号エンベロープから除去して得ら
れる。従つて外乱光信号分のみが送出されている
区間とそうでない区間の送出信号エンベロープの
極性を(vi)に示すパルスによつて極性反転させる。
Ａ―Ｂに於いても又Ａ＋Ｂに於いても極性が正で
あるか又は負であるかはいづれでもかまわないこ
とは明らかである。(vii)はＡ＋Ｂ極性反転パルスに
従つて送出信号エンベロープ(ii)を極性反転させて
得られる波形である。この信号をＡ―Ｂ側と独立
した積分回路を通して積分することにより外乱光
分の信号が除去されたＡ＋Ｂ信号が得られる。
又、(viii)はＡ―Ｂ、Ａ＋Ｂ両側の各々に共通に作用
する積分区間を設定する為のパルスである。この
パルスがHighのレベルにあるとき両積分回路は
積分を実行する。

第５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、目標物体
５、光源２、光センサ・アレイ・デバイス３、プ
リズム４及び予定合焦点面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
に於いては４相駆動の一次元CCDを使用してい
る。１８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６図に示すような基本
クロツクCLKに基き４相の転送クロツクパルス
φ₁〜φ₄，φ₄と同期するリセツトパルスφ_RS及び所
定の周期でφ₄と同期するシフトパルスφ_SH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部まで転送する為
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
について特に指定する必要はない。シフト・パル
スφ_SH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
転送するため、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φ_RS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、本実施例に於いては光センサ・アレイ・デ
バイス３からはφ₂周期で信号が出力されるもの
である。９はAC増幅器で光センサ・アレイ・デ
バイス３から送出される信号の直流分を除去する
為に用いられる。１０はサンプル・アンド・ホー
ルド回路で本実施例に於て用いられたCCDの信
号出力のリセツト期間をホールドし後続の積分回
路１３によつて積分する際積分値に不要の損失を
防ぐために用いられる。

尚１５はイクスクルーシブOR回路でφ₂，φ₃の
イクスクルーシブORによつてサンプリングパル
スを作り光センサ・アレイ・デバイス３の送出信
号をサンプリングする。１１は直流分再生回路で
AC増幅器９による出力の直流分を再生する。又
直流分の再生については本実施例に於てはφ_SHの
タイミングに於ける信号出力電圧を基準電圧とし
て行つている。

３１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、シーケンス制御回路１９か
らの制御信号I.E.（第８図示）に依り第２図で説
明した時刻tiからtkまでの時間区間のみオン状態
となる様に制御される。１２，２０は信号反転回
路で１２は第２，４図で説明した時刻tjのタイミ
ングで信号を反転される様に制御される。又信号
反転回路２０は第４図で説明した様にφ_SHに同期
したタイミングで信号が反転する様に制御され
る。（第７，８図示）１３，２１は積分回路で
各々該信号反転回路１２，２０の出力を積分す
る。１４はサンプル・アンド・ホールド回路で積
分回路１３の出力をサンプル・ホールドする為の
回路である。２２はコンパレータである。コンパ
レータ２２の参照電圧は第３図示の＋Vmrefを
やや下まわる、所定値に設定する。この＋
Vmrefは合焦と見做し得る差信号量範囲に対応
する和信号量の閾値である。又、前記参照電圧が
この＋Vmrefに近い程合焦精度は一定に近ずく。

２４はAND回路である。和信号を作る為の信
号反転回路２０に反転のタイミングを与える信号
Ｆ／F5Q（第７，８図示）と、和信号を積分する
為の積分回路２１の出力信号を所定の参照電圧と
比較する為のコンパレータ２２の出力をAND回
路２４でANDした出力がハイの場合、サンプル
アンドホールド回路１４は積分回路１３の出力レ
ベルをサンプル・ホールドする。又AND回路２
４の出力信号はＦ／F5Qをカウントするためのプ
リセツタブルカウンタ２３の桁上げ信号CRとOR
回路２５によつてORされる。プリセツタブルカ
ウンタ２３は最長積分時間を設定しておくために
設置される。即ち、最長積分時間に達した場合に
於いてもサンプル・アンド・ホールド回路１４は
サンプル・ホールドする為の信号が与えられる。
１７は遅延回路である。積分回路１３の出力信号
がサンプル・ホールドされた後OR回路２５の出
力によつて積分回路１３、及び２１の積分値は、
該遅延回路１７を介してリセツトされる。サンプ
ル・アンド・ホールド回路１４の出力は第３図で
説明されるＳ(x)である。コンパレータ２６、及び
２７によつて、設定された基準電圧＋Vref、及
び―VrefとＳ(x)の大小関係をを判別し対応する
ハイ又はロウの信号を出力する。

−Vref≦Ｓ(x)≦＋Vrefの場合にはコンパレー
タ２６，２７の出力は共にロウとなり、Ｓ(x)＞＋
Vrefの場合にはコンパレータ２７の出力はロウ
のままコンパレータ２６の出力はハイとなり、一
方、Ｓ(x)＜−Vrefの場合にはコンパレータ２６
の出力はロウのまま、コンパレータ２７の出力は
ハイとなる。２８はコンパレータ２６，２７の論
理条件に応じて表示用LED２９，３０の点滅を
制御すると共に結像レンズを駆動するためのモー
タ８を前記論理条件に応じて制御するための論理
回路である。

第７図は第５図に於けるシーケンス制御回路１
９の内部を具体例によつて示したものである。又
第８図はシーケンス制御を行う為の各種パルスの
タイミング関係を示したタイミングチヤートであ
る。

第７図に於いて３４，３７，４０はカウンター
である。カウンター３４，３７はφ_SHによつてロ
ードされる。３３はφ_SHのインバートをとるため
のインバーターである。３６，３８はプリセツト
デジタルスイツチである。３６によつて積分の開
始点を設定する。カウンター３４がφ_SHによりロ
ードされた位置から予め設定されてある開始点ま
でカウントすると該カウンター３４からはキヤリ
ーCR１が発生する。

又、プリセツトデジタルスイツチ３８は積分区
間の中央位置を設定する為のものである。設定さ
れた中央位置までのパルス（＝φ₂）数をカウン
トした時点でカウンター３７からはCR２が発生
する。３９はデジタル減算器である。

プリセツトデジタルスイツチ３６と３８により
積分開始点から積分区間中央位置までと同じ数を
設定するために用いる。デジタル減算器３９によ
つて作り出された設定値は積分区間の終了点を設
定するものである。設定された終了点までのパル
ス数（＝φ₂）をカウントした後カウンター４０
からはキヤリーCR３が発生する。３５，４１，
４２はフリツプフロツプ回路である。各々CR１，
CR２，CR３が入力される。フリツプフロツプ４
１のＱはカウンター４０をロードする為の信号と
して用いられる。即ち、カウンター４０に於ては
積分区間の中央位置からデジタル減算器によつて
設定された数までをカウントしキヤリーCR３を
発生する。フリツプフロツプ３５から出力される
Ｆ／F1Qは積分開始を設定するのものであるから
これとフリツプフロツプ４２からの出力、Ｆ／
F3のANDをとつたパルスは積分区間を設定す
るパルスとして使用することが出来る。４３は
AND回路であり、これから出力される積分区間
設定パルスを以後Ｉ・Ｅと記す。又、フリツプフ
ロツプ４１の出力Ｆ／F2Qは更にフリツプ４４に
入力される。フリツプフロツプ４４の出力Ｆ／
F4Qは積分極性を反転させる為のパルスとして使
用する。

４５、Ｆ／F5はフリツプフロツプ回路である。
Ｆ／F5Qはφ_SHに対して交番にハイ、ロウを繰り
返す。本実施例に於いてはLEDをパルス駆動す
ることによりLED点灯時に対するCCD信号出力
よりLED非点灯時の出力を極性反転回路、積分
回路を通じて差し引き外乱光分を除去している。
従つてＦ／F5QはLED駆動の為のパルスとして
使用され第５図に於けるLED駆動回路７の駆動
タイミグを制御する。

又、Ｆ／F5Qは外乱光分を除去された和信号Ａ
＋Ｂを得る為の積分極性反転を制御するパルスと
して使用される。

以上詳述した様に、本発明に於ける光束入射位
置検出装置は、光束が入射する位置にほぼ一致し
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の区間毎に分割して把え、
各区間毎の信号量の差の積分値（勿論各区間毎の
信号量のの積分値の差でも良い。）を求めると同
時に、各区間毎の信号量の和の積分値（勿論各積
分値の和でも良い。）を求め、この和の積分値に
閾レベルを設定し、和の積分値が該閾レベルを越
える迄の時間、差の積分を続ける様に制御し、こ
れに依つて目標物体からの反射光の減衰及び反射
率に影響される事なく、光束入射位置検出精度を
一定に保証し得る。従つて電気回路系の複雑化を
招くことなく、常に所望の精度を必要最少限度の
時間で得ることが出来る。

尚、実施例では本発明の適用例としてTTL式
能動型焦点検知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知装置のみに限られる
ものでないことは勿論のことで光束の入射位置の
検知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CCDを挙げた
がこの外にビデイコン、サチコン、カルニコン等
で知られる撮像管等ももちろん使用し得るもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂ，ｃは本発明に係る光束入射位置
検知装置の光学的配置一例を示す図、第２図ａ，
ｂ，ｃは本発明に係る光束入射位置検知装置に於
ける走査型撮像素子上の光のエネルギー分布状態
を模式的に示す図及び光束入射位置検知の基本原
理を示す図。第３図は結像光学系の繰り出し量
と、本発明に係る光束入射位置に対応する信号と
の関係を示す図。第４図〜は本発明に係る光
束入射位置検知装置に於ける基本的な信号波形を
模式的に示す図。第５図は本発明に係る信号処理
回路の一例をを示す図。第６図は自己走査型撮像
素子の入出力信号を示す図。第７図は第５図中シ
ーケンス制御回路１９の具体的構成の一例を示す
図。第８図は第５、第７図図示のシーケンス制御
回路の出力波形図。１……結像光学系、２……光源、３……走査型
撮像素子、４……プリズム、５……物体、６……
予定結像面、９……交流増巾器、１０……サンプ
ル・アンド・ホールド回路、１１……直流分再生
回路、１２，２０……信号反転回路、１３，２１
……積分回路、１４……サンプル・アンド・ホー
ルド回路、２２……コンンパレータ、１７……遅
延回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１光センサ・エレメントの配列を具え、且つ光
束入射位置を検出するための基準位置に一致する
光センサ・エレメントの配列の境界においてその
時系列出力を２領域に分割可能な光電受容体と、
前記時系列出力から各領域の出力信号の差を得る
ための第１の積分手段と、前記時系列出力から各
領域の出力信号の和を得るための第２の積分手段
と、前記第２の積分手段の和の積分値が所定の閾
レベルを越えるまで前記第１の積分手段の積分を
実行する手段と、積分が終了したときの前記第１
の積分手段の差の積分値が実質零のときに光束が
前記基準位置を中心に入射して合焦状態であるこ
と及びそれ以外のときに非合焦状態で且つ差の積
分値の極性で前ピンか後ピンかを判別する手段を
有することを特徴とする光束入射位置検出装置。