JPS6251442B2 - - Google Patents

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JPS6251442B2
JPS6251442B2 JP2873580A JP2873580A JPS6251442B2 JP S6251442 B2 JPS6251442 B2 JP S6251442B2 JP 2873580 A JP2873580 A JP 2873580A JP 2873580 A JP2873580 A JP 2873580A JP S6251442 B2 JPS6251442 B2 JP S6251442B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
light
circuit
output
optical system
Prior art date
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Expired
Application number
JP2873580A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS56125713A (en
Inventor
Jukichi Niwa
Yasuo Ogino
Mitsutoshi Oowada
Kazuo Tanaka
Noboru Yukimura
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2873580A priority Critical patent/JPS56125713A/en
Priority to US06/190,454 priority patent/US4384199A/en
Priority to DE19803036343 priority patent/DE3036343A1/en
Publication of JPS56125713A publication Critical patent/JPS56125713A/en
Publication of JPS6251442B2 publication Critical patent/JPS6251442B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28Systems for automatic generation of focusing signals
    • G02B7/30Systems for automatic generation of focusing signals using parallactic triangle with a base line
    • G02B7/32Systems for automatic generation of focusing signals using parallactic triangle with a base line using active means, e.g. light emitter

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Focusing (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は合焦点検装置に於て利用し得る像鮮明
度検出装置に関する。更に具体的にはカメラ、ム
ービー等の光学機器の結像光学系の結像面上の所
定位置に対し共役な位置関係にある2個所の点の
一方にLED、半導体レーザー等の発光部を配置
し、他方の点にCCD、フオトダイオードアレ
イ、或いは感光部がPN接合から成り、蓄積部及
び転送部がCCDで構成されてなる自己走査型素
子、或いはBBD等の自己走査型の光電変換手段
を配設せしめると共に、前記発光部から所定の開
口を通じて発光々束を投射し、物体面で反射され
た光束が上記結像光学系の投射光束側の開口とは
異なる部位に在る開口を透過して上記自己走査型
の光電変換手段に入射し、この時上記自己走査型
の光電変換手段(以後センサー・アレイ・デバイ
スと称する。)内に生成される電荷分布を時系列
信号として取り出し、後続の電子回路系により信
号処理し、上記結像光学系の結像面に於ける上記
物体像の最鮮鋭点の検知及び前ピン、後ピン状態
の判定(以後方向検知と称する。)を行う合焦点
検知方式に於て、上記投射光束以外の光線がセン
サ・アレイデバイス面に入射した場合これを後続
の電子回路系によつて除去(以後これを外光除去
と呼称する)する方式に関する。一般にカメラ等
の光学機器の結像光学系によつて結像面に於ける
物体像の鮮鋭度及び方向検知を行うにあたり該光
学機器側より物体に光線を投射する方式は光線ア
クテイブ検知方式をして知られている。このよう
な検知方式を実現する上で常に問題とされる点の
一つに上記外光除去の問題がある。外光除去に関
して電子回路方式によるものの一例をあげれば、
発光器の発光状態を変調し、この光電受光器から
出力される信号を同期検波することにより所要の
信号のみを受信する方式が知られている。このよ
うな電気的外光除去方式によつても通常家庭で使
用される交流光源及び太陽光等の照明光の影響は
大部分除去することが出来る。しかしながら検知
信号の周波数帯域はこのような外光の交流成分の
もつ周波数帯域とかなりの部分重なり合つてお
り、同期検波の如く、信号の周波数及び位相によ
つて分離する方法には自ずと限界がある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an image definition detection device that can be used in a focusing point detection device. More specifically, a light emitting unit such as an LED or a semiconductor laser is placed at one of two points that are conjugate to a predetermined position on the imaging plane of an imaging optical system of an optical device such as a camera or movie theater. On the other hand, a self-scanning photoelectric conversion means such as a CCD, a photodiode array, a self-scanning element whose photosensitive part is made of a PN junction and whose storage part and transfer part are made of a CCD, or a self-scanning photoelectric conversion means such as a BBD is used. At the same time, a luminous flux is projected from the light emitting unit through a predetermined aperture, and the luminous flux reflected on the object surface is transmitted through an aperture located at a different location from the aperture on the projection luminous flux side of the imaging optical system. The charge distribution generated in the self-scanning photoelectric conversion means (hereinafter referred to as a sensor array device) is extracted as a time-series signal, and the subsequent signal is input to the self-scanning photoelectric conversion means. A focusing point for detecting the sharpest point of the object image on the imaging plane of the imaging optical system and determining front focus and rear focus states (hereinafter referred to as direction detection) by signal processing by an electronic circuit system; In the detection method, the present invention relates to a method in which when a light beam other than the above-mentioned projected light beam enters the surface of the sensor array device, it is removed by a subsequent electronic circuit system (hereinafter referred to as external light removal). In general, when detecting the sharpness and direction of an object image on the imaging plane using the imaging optical system of an optical device such as a camera, a light beam active detection method is used to project a light beam onto the object from the optical device side. It is known as One of the problems that always arises in realizing such a detection method is the above-mentioned problem of removing external light. An example of an electronic circuit method for removing external light is as follows:
A known method is to modulate the light emitting state of a light emitter and synchronously detect the signal output from the photoelectric receiver to receive only a desired signal. Even with this electrical outside light removal method, most of the effects of illumination light such as AC light sources and sunlight commonly used in homes can be removed. However, the frequency band of the detection signal overlaps to a large extent with the frequency band of the alternating current component of external light, and there are limits to methods such as synchronous detection that separate signals based on their frequency and phase. .

又、特願昭53―64747号に於て示される様な合
焦検知方式即ち光軸に沿つて調定可能に為された
結像光学系の予定結像面と共役な2位置に夫々発
光器及び光電受光器を配置し、該発光器から上記
結像光学系を通じて投射された後、物体に依つて
反射されて該結像光学系に入射した光を上記光電
受光器に依り検知して、この時に該光電受光器の
出力に依り上記結像光学系の上記物体に対する焦
点調節状態を検出する様にしたことを特徴とする
合焦検出方式に於ては全く無力である。
In addition, there is a focus detection method as shown in Japanese Patent Application No. 53-64747, in which light is emitted at two positions that are conjugate to the predetermined imaging plane of an imaging optical system that is adjustable along the optical axis. A light emitting device and a photoelectric receiver are arranged, and after being projected from the light emitter through the imaging optical system, the light reflected by an object and incident on the imaging optical system is detected by the photoelectric receiver. At this time, the focus detection system, which is characterized in that the focus adjustment state of the imaging optical system with respect to the object is detected based on the output of the photoelectric receiver, is completely useless.

本発明に提示された外光除去方式によれば、こ
の様な方式の合焦点検知方法に於いても、センサ
ーアレイデバイスから出力される信号エンベロー
プに重畳される外光相当信号を極めて良好に除去
できしかも所要の信号出力に就いては減衰がない
という特徴を有する。これまで、前記の合焦点検
知方式に於ては外光が非常に少い状態であるとか
又は投射光束を照射される物体面の反射率が一様
で且つ外光が均一に分布している場合に於いての
み合焦点検知が可能となる如く条件が限定されて
いた。この事実はとりもなおさず外光の多い状態
での合焦検知可能な被写体距離範囲や合焦点検知
精度を著しく低下させる結果となる。本発明は外
光の大なる状況に於ても方向検知可能な被写体距
離範囲を拡大し且つ合焦可能な被写体距離をも拡
大し精度の良い合焦点検知を可能ならしめる像鮮
明度検出装置を提供するものである。以下実施例
に基づき発明の内容を詳細に説明する。
According to the external light removal method proposed in the present invention, even in such a focused point detection method, the external light equivalent signal superimposed on the signal envelope output from the sensor array device can be removed extremely well. Moreover, it has the characteristic that there is no attenuation of the required signal output. Until now, in the above-mentioned focused point detection method, the external light is very little, or the reflectance of the object surface irradiated with the projection light beam is uniform and the external light is uniformly distributed. The conditions were so limited that in-focus point detection was possible only in certain cases. This fact results in a significant decrease in the subject distance range in which focus can be detected and in focus detection accuracy under conditions with a lot of external light. The present invention provides an image clarity detection device that expands the range of object distances that can detect direction even in situations with large amounts of external light, and also expands the object distance that can be focused on, thereby making it possible to detect in-focus points with high precision. This is what we provide. The content of the invention will be explained in detail below based on examples.

第1図は本発明に係る合焦検知方式の原理図で
ある。図bは合焦の状態でa図、c図は各々前ピ
ン後ピンの状態に対応している。構成を簡単に説
明すると、1,1′,1″は結像レンズ、6,
6′,6″は結像面である。又、5,5′,5″は被
写体面である。2,2′,2″は各々光源を示し、
これは例えばLED半導体レーザー等の発光体が
使用され得る。
FIG. 1 is a diagram showing the principle of a focus detection method according to the present invention. Figure b corresponds to the in-focus state, and figures a and c correspond to the front-focus and rear-focus states, respectively. To briefly explain the configuration, 1, 1', 1'' are imaging lenses, 6,
6', 6'' are imaging planes. 5, 5', 5'' are object planes. 2, 2′, 2″ each indicate a light source,
For example, a light emitter such as an LED semiconductor laser can be used.

光源2,2′,2″で発射された光束はミラー
4,4′,4″の夫々A,A′,A″面で反射され結
像レンズ1,1′,1″を透過した後被写体面5,
5′,5″に光源2,2′,2″のスポツト像を投射
する。光源2,2′,2″は結像面6,6′,6″の
所定の位置に置かれるが、実際には撮影あるいは
観察の邪摩になる場合があるから、この位置と共
役な関係、即ちミラー4,4′,4″に関して光学
的に等価な位置関係に配置されている。このよう
な共役関係の配置はセンサーアレイデバイス3,
3′,3″についても同様に適用される。被写体面
5,5′,5″で反射された光束は結像レンズ1,
1′,1″のミラー4,4′,4″に於ける夫々B,
B′,B″面で反射しセンサーアレイデバイス3,
3′,3″面上に光源2,2′,2″によりスポツト
線を投射する。次にa,b,c各図に於ける差異
について説明する。各構成要素中、結像レンズ位
置が合焦状態b図の場合をとして、前ピンの状
態であるa図に於てはの状態よりも結像面6′
に接近する方向に即ち被写体面5′より離れる側
に移動している。かかる状態に於ては被写体面
5′に投射されたスポツト像はボケタ状態でズレ
て結像している。′は結像レンズ1′によつて被
写体面5′のスポツト像が最鮮鋭の状態で結像す
べき仮想の位置である。′の位置に最鮮鋭状態
で結像するように入射した光束はミラー4′の
B′面で反射されたセンサーアレイデバイス面3′
上にやはりボケた状態でズレて入射結像する。点
線によつて被写体面5′及びセンサーアレイデバ
イス面3′上の投射スポツト像の分布を模式的に
示してある。このように結像レンズに於ける投
光、受光のアパーチヤーを各々光軸より偏在させ
ることにより合焦状態に於いて共役点に結像し
たスポツト像が,の結像レンズ位置状態に対
応してボケながら互いに反対方向にズレて入射結
像する。センサーアレイデバイス3は前述の
CCD,BBD,フオトダイオードアレイ、更には
受光部をフオト・ダイオード転送部をCCDとし
たような自己走査型素子である。
The light beams emitted by the light sources 2, 2', 2'' are reflected by the A, A', A'' surfaces of the mirrors 4, 4', 4'', respectively, and are transmitted through the imaging lenses 1, 1', 1'' before being photographed. Face 5,
Spot images of the light sources 2, 2', 2'' are projected on the 5', 5''. The light sources 2, 2', 2'' are placed at predetermined positions on the imaging planes 6, 6', 6'', but in reality they may interfere with photographing or observation, so they are placed in a conjugate relationship with this position. , that is, they are arranged in an optically equivalent positional relationship with respect to the mirrors 4, 4', and 4''. Such a conjugate arrangement allows the sensor array device 3,
The same applies to lenses 3' and 3''.The light beams reflected on the subject surfaces 5, 5' and 5'' pass through the imaging lens 1,
1′, 1″ mirrors 4, 4′, 4″ B, respectively.
Reflected by B′, B″ plane, sensor array device 3,
A spot line is projected onto the 3', 3'' plane by the light sources 2, 2', 2''. Next, differences in each of figures a, b, and c will be explained. Among each component, when the imaging lens position is in focus as shown in figure b, the imaging plane 6'
, that is, moving away from the object plane 5'. In such a state, the spot image projected onto the object surface 5' is blurred and shifted. ' is a virtual position at which a spot image on the object plane 5' should be formed in the sharpest state by the imaging lens 1'. The incident light beam forms the sharpest image at the position of mirror 4'.
Sensor array device surface 3′ reflected by B′ surface
The incident image is formed at the top in a blurred state. The dotted lines schematically show the distribution of projected spot images on the object plane 5' and the sensor array device plane 3'. In this way, by unevenly distributing the light emitting and light receiving apertures in the imaging lens from the optical axis, the spot image that is focused on the conjugate point in the focused state corresponds to the position of the imaging lens. The incident images are formed blurred but shifted in opposite directions. Sensor array device 3 is the above-mentioned
These are self-scanning elements such as CCDs, BBDs, photodiode arrays, and even a photodiode as the light receiving section and a CCD as the transfer section.

第2図は本発明による外光除去方式を説明する
為の信号波形とタイミングを模式的に示したもの
である。図に示すφSHはCCDのシフトパルス
でCCD感光部に蓄積された信号電荷をアナログ
シフトレジスタ部へ転送する為の転送ゲート開閉
に用いるパルスである。以下の実施例に於いて使
用されているセンサーアレイデバイスはCCDで
あるが、これはもちろんCCDに限られるもので
はなくフオトダイオードアレイ、BBD又はフオ
トダイオードアレイが感光部に使用され蓄積部及
び転送部にはCCDが使用されたもの等の自己走
査型センサーを共通に適用可能なものである。第
2図に示したφSHのa0の区間が電荷蓄積の区
間でこの区間に蓄積された信号電荷は次の読み出
し区間にCCD出力部より所定クロツクにより時
系列信号として送出される。送出された信号エン
ベロープを模式的に図にVideoとして示してあ
る。図に於けるiからkまでのセンサーエレメ
ントに対応する信号が実際に使用される信号エン
ベロープの部分である。又jは第1図bに示す結
像面6の所定の位置例えば結像面の中心と共役な
位置に予め設置された、光源2の中心と共役な位
置関係にある点でセンサーアレイデバイス面を2
分割する境界に設定されたエツジに対応する。
i,j,k,とi′,j′,k′は送出Video信号列中の
定められた時間位置を示しており、iとi′,jと
j′及びkとk′は各φSHの1周期分ずれた関係にあ
る。又iからjまでの時間区間は等しく設定され
ている。第2図は光源例えばLEDの点滅周期
を示すタイミングチヤートである。この図に於い
てはhighレベルの区間が点灯の区間でありlowレ
ベルの区間が消灯の区間である。点灯区間a′によ
るLED光は第1図に示す基本原理に従つてセン
サーアレイデバイスに入射し、第2図に示すa0
の区間信号電荷として蓄積される。点灯時間a′は
蓄積時間a0以内の時間に設定されている。点灯区
間は蓄積区間に対して交番になるように設定され
ているので図に示すVideo信号は一周期遅れた
状態でやはり蓄積区間に対して交番に出現する。
図に於いてaのVideo信号エンベロープがこれ
に相当し、aの直前及び直後の信号選出周期に送
出されるVideo信号エンベロープ例えばbは光源
の消灯区間に対応するVideo信号エンベロープで
ある。第2図は積分の極性を反転させる為のア
ナログスイツチのタイミングチヤートである。第
2図に極性反転した後のVideo信号が模式的に
示されている。Video信号エンベロープ中所要の
区間iからkまで及びi′からk′までだけが後続の
積分回路に入力されるようにし不要な部分を時分
割的に除去しておくことにより測定誤差を押える
ことは実用上有効な手段である。第2図にはこ
のような処理の施された信号波形が示されてい
る。光源の点灯区間と消灯区間、これに対応した
信号エンベロープa,b及び極性反転の区間
tj′〜tjが繰り返えされることにより外光信号除去
が行われることに本発明の特徴がある。信号エン
ベロープaとbを比較するとbは光源の消灯区間
に対応しているから外光による信号分だけであ
る。又aは光源の点灯区間に対応しているので外
光信号に光源による信号が重畳した状態の信号が
送出されている。信号aと信号bの送出タイミン
グが外光の変動が無視出来る程度短く設定されて
いれば信号aに含まれる外光信号分は信号bとエ
ンベロープが酷似していると考えてよい。従つて
第2図に示す如くtiからtjまで負極性tjからtk
及びti′からtj′までを正極性又tj′からtk′までを負
極性として積分した信号出力は所要の光源からの
信号だけによる差分積分信号となつている。
FIG. 2 schematically shows signal waveforms and timing for explaining the external light removal method according to the present invention. φSH shown in the figure is a CCD shift pulse, which is a pulse used to open and close a transfer gate for transferring signal charges accumulated in a CCD photosensitive section to an analog shift register section. The sensor array device used in the following examples is a CCD, but this is of course not limited to a CCD, and a photodiode array, BBD or photodiode array is used for the photosensitive section, storage section and transfer section. A self-scanning sensor such as one using a CCD can be commonly applied. The a0 period of φSH shown in FIG. 2 is a charge accumulation period, and the signal charge accumulated in this period is sent out as a time-series signal from the CCD output section in accordance with a predetermined clock in the next readout period. The transmitted signal envelope is schematically shown as Video in the figure. The signals corresponding to the sensor elements i to k in the figure are the portions of the signal envelope that are actually used. In addition, j is a sensor array device surface at a point that is in a conjugate positional relationship with the center of the light source 2, which is set in advance at a predetermined position of the imaging plane 6 shown in FIG. 2
Corresponds to the edge set on the dividing boundary.
i, j, k, and i', j', k' indicate fixed time positions in the transmitted video signal sequence, and i, i', j and
j', k, and k' are shifted by one period of each φSH. Further, the time intervals from i to j are set to be equal. FIG. 2 is a timing chart showing the blinking cycle of a light source, such as an LED. In this figure, the high level section is the lit section, and the low level section is the off section. The LED light from the lighting section a' enters the sensor array device according to the basic principle shown in Fig. 1, and a 0 shown in Fig. 2
It is accumulated as a signal charge in the interval of . The lighting time a' is set to a time within the accumulation time a0 . Since the lighting sections are set to be alternating with respect to the accumulation sections, the video signal shown in the figure also appears alternating with respect to the accumulation sections with a delay of one cycle.
In the figure, the video signal envelope a corresponds to this, and the video signal envelopes sent out in the signal selection periods immediately before and after a, for example b, correspond to the light source off period. Figure 2 is a timing chart of the analog switch for reversing the polarity of the integral. FIG. 2 schematically shows the Video signal after polarity inversion. Measurement errors can be suppressed by inputting only the required sections i to k and i' to k' in the video signal envelope to the subsequent integration circuit, and removing unnecessary parts in a time-sharing manner. This is a practically effective means. FIG. 2 shows a signal waveform subjected to such processing. The lighting section and the turning-off section of the light source, the corresponding signal envelopes a and b, and the polarity reversal section
The present invention is characterized in that external light signals are removed by repeating tj' to tj. Comparing the signal envelopes a and b, b corresponds to the section where the light source is turned off, so it is only a signal due to external light. Also, since a corresponds to the lighting section of the light source, a signal in which the signal from the light source is superimposed on the external light signal is sent out. If the sending timings of signal a and signal b are set so short that fluctuations in external light can be ignored, it can be considered that the envelope of the external light signal included in signal a is very similar to that of signal b. Therefore, as shown in Figure 2, from ti to tj, the negative polarity tj to tk
The signal output obtained by integrating the signal from ti' to tj' with positive polarity and the signal output from tj' to tk' with negative polarity is a differential integration signal based only on the signal from the required light source.

上記の極性は正負いずれであつてもまつたく同
じように成り立つことは明白で電子回路系の便利
なように決定してよいことは明らかである。本発
明によれば信号bで示される外光信号エンベロー
プがセンサーアレイデパイス面上で均一に分布し
ていないような状況下に於いても充分な外光除去
を行うことが出来る。以下に本発明による外光除
去方式を適用した合焦点検知方式を実施例をもつ
て詳細に説明する。
It is clear that the above polarity holds true in the same way regardless of whether it is positive or negative, and it is obvious that it may be determined as convenient for the electronic circuit system. According to the present invention, sufficient external light can be removed even in a situation where the external light signal envelope represented by signal b is not uniformly distributed on the sensor array device surface. A focused point detection method to which the external light removal method according to the present invention is applied will be described in detail below using examples.

第3図は合焦点検知回路ブロツク図である。又
第4図は第3図に於ける回路中ロツク21で示さ
れるシーケンス制御回路の内容を開示したもので
ある。更に第5図及び第6図は各種制御パルスの
タイミングを示したものである。
FIG. 3 is a block diagram of a focused point detection circuit. Further, FIG. 4 discloses the contents of the sequence control circuit shown by the lock 21 in the circuit in FIG. Furthermore, FIGS. 5 and 6 show the timing of various control pulses.

第3図に於いてフオーカシングレンズ7、光源
8、センサーアレイデバイス9及び予定結像面1
0の空間的な配置の関係は第1図について説明し
た基本原理の条件を満足しているものである。フ
オーカシングレンズ7は例えばレンズ鏡筒の距離
環の部分外周がギヤーとなつており又内周の部分
はヘリコイドで撮影レンズのフオーカシングレン
ズ部7を可動ならしめている。即ちレンズ駆動用
モータ27の回転によりギヤーを介して距離環外
周のギヤーが回転するとヘリコイドにより撮影レ
ンズのフオーカシングレンズ部7が回転方向に対
応して繰り出し或は繰り込みの動作が伝達され
る。11及び12,12′は光源8とセンサーア
レイデバイス9を共役な関係になるように配設さ
れたプリズムミラー及びミラーである。フオーカ
シングレンズ7の駆動機構及び光源8、センサー
アレイデバイス9、プリズムミラー11、ミラー
12,12′の構成、配置、方式等は本発明によ
つて別段制限を受けるものではない。第3図は構
成の一例を極く模式図に又原理的に示したもので
ある。
In FIG. 3, a focusing lens 7, a light source 8, a sensor array device 9 and a planned imaging plane 1 are shown.
The spatial arrangement of 0 satisfies the conditions of the basic principle explained with reference to FIG. In the focusing lens 7, for example, the outer periphery of a distance ring of the lens barrel is a gear, and the inner periphery is a helicoid to make the focusing lens portion 7 of the photographic lens movable. That is, when the gear on the outer periphery of the distance ring rotates via the gear due to the rotation of the lens drive motor 27, the focusing lens portion 7 of the photographing lens is transmitted to the focusing lens section 7 by the helicoid so as to extend or retract in accordance with the rotation direction. 11, 12, and 12' are prism mirrors and mirrors arranged so that the light source 8 and the sensor array device 9 are in a conjugate relationship. The structure, arrangement, method, etc. of the driving mechanism of the focusing lens 7, the light source 8, the sensor array device 9, the prism mirror 11, and the mirrors 12, 12' are not particularly limited by the present invention. FIG. 3 shows an example of the configuration in a very schematic diagram and in principle.

同図に於いて13はオフセツト調整回路であ
る。センサーアレイデバイス9として例えば感光
部にPN接合部をもつようなCCDを使用した場
合、それがP型Siを使用したものであればVideo
信号出力の形態は+6V〜+10V程度の補償出力レ
ベルから0.5V〜1.5V程度下のレベルに暗電流レ
ベルがあり更に1.2V〜2.0V程度下方にVideo信号
の飽和レベルがある。従つてこの様なCCDから
は光信号量に比例したVideo信号が下方に向つて
即ち負方向に出力される。更に各絵素に対応する
Video信号はデユーテイが約75%程度(他に約25
%区間はリセツト区間である)になつておりこれ
が時系列的に出力されていく。以上にセンサーア
レイデバイス9のVideo信号出力方式の一形態を
説明したがこれはセンサーの方式によつて大きく
異なるし又デバイスによつてもある程度異なるの
は当然である。上記オフセツト調整回路13では
DCオフセツト除去を行い後段電子回路系の飽和
を防止しダイナミツクレンジを大きくとる役割を
はたしている。又オフセツト調整回路13に反転
増幅器を用いることによりVideo信号出力を反転
せしめ上記センサアレイデバイス9の例に於いて
はプラス電圧の信号として取り扱うことも必要に
応じて行うことが出来る。14はサンプルアンド
ホールド回路である。上記例の感光部にPN接合
を有し転送部がCCDで構成されたようなセンサ
ーアレイデバイス(以後PN+CCDと呼称する)
に於てはリセツト区間が必要となるためVideo信
号はデユーテイーが約75%程度の時系列信号とな
る。又センサーアレイデバイスとしてMOS型の
フオトダイオードアレイを使用したような場合に
は各絵素に対するVideo信号は各々コンデンサー
の放電時の波形となり極にデユーテイーが小さく
なる。このようなVideo信号波形を後続の積分回
路18によつて積分した場合出力の損失が非常に
大きい従つて元々Video信号出力のエンベロープ
だけに合焦状態を判別するための情報が含まれて
いるものであるから上記リセツトの区間はホール
ドされている方が有利である。この発明の例に於
いて使用されセンサーアレイデバイスは4相クロ
ツクφ,φ,φ,φで転送されるPM+
CCDであるから例えばφとφをエクスクル
ーシブOR回路30によつてサンプリングすれば
よい。15AはAC増幅器である。又16は直流
分を再生する回路である。直流再生は転送ゲート
開閉の為のパルスφSHのタイミングを用いてク
ランプしてもよいし又センサアレイデバイスに暗
電流レベルが設定されていればφSHのタイミン
グから所定のビツトカウントした後カウンタから
発生されるキヤリーをクランプの為のタイミング
に利用してもよい。AC増幅器15及び直流分再
生回路16によつては所要のゲインをもたせて増
幅された、しかも厳密にDCオフセツト分を除去
したVideo信号エンベロープを得ることが出来
る。但し回路構成の都合によつてはAC増幅器1
5、直流分再生回路16を除いても大きな影響は
ないし、同様にオフセツト調整回路13だけを除
いてもそれほど効果を減じるものではない。20
はPN+CCDのドライブ回路である。第5図は源
クロツクパルスCLK、転送クロツクφ〜φ
転送ゲート開閉パルスφSH、リセツトパルスφ
RS、Video信号のタイミングチヤートを示してい
る。第3図に於けるPN+CCDドライブ回路20
は主としてこのようなパルス類を発生する為の回
路である。17は積分極性反転回路である。後続
の積分回路18によつて積分されるVideo信号エ
ンベロープの設定された積分区間の信号だけを、
スイツチにより切り換えて入力出来るようにした
り又積分の極性を反転させる為の回路である。積
分極性反転回路17及び積分回路18では電子回
路系自体によつて発生するDCオフセツトを極力
低減する為に例えばチヨツパー増幅器を使用する
ことによつて経時変化が非常に少なく極めて安定
な積分信号を得ることが出来る。
In the figure, 13 is an offset adjustment circuit. For example, if a CCD with a PN junction in the photosensitive part is used as the sensor array device 9, and if it uses P-type Si, the Video
In the form of signal output, there is a dark current level at a level about 0.5V to 1.5V below the compensated output level of about +6V to +10V, and a video signal saturation level about 1.2V to 2.0V below. Therefore, such a CCD outputs a video signal proportional to the amount of optical signal in a downward direction, that is, in a negative direction. Furthermore, it corresponds to each picture element.
The video signal has a duty of about 75% (and about 25%).
% interval is a reset interval), and this is output in chronological order. One form of the video signal output method of the sensor array device 9 has been described above, but it will naturally vary greatly depending on the sensor method and also to some extent depending on the device. In the offset adjustment circuit 13 mentioned above,
It plays the role of removing DC offset, preventing saturation of the subsequent electronic circuit system, and increasing the dynamic range. Furthermore, by using an inverting amplifier in the offset adjustment circuit 13, the video signal output can be inverted and treated as a positive voltage signal in the example of the sensor array device 9, if necessary. 14 is a sample and hold circuit. A sensor array device similar to the above example in which the photosensitive part has a PN junction and the transfer part consists of a CCD (hereinafter referred to as PN+CCD)
Since a reset period is required in this case, the video signal becomes a time series signal with a duty of about 75%. In addition, when a MOS type photodiode array is used as a sensor array device, the video signal for each picture element becomes a waveform when a capacitor is discharged, and the duty becomes extremely small. When such a video signal waveform is integrated by the subsequent integrating circuit 18, the output loss is very large.Therefore, only the envelope of the video signal output originally contains information for determining the focusing state. Therefore, it is advantageous to hold the reset period. The sensor array device used in this example of the invention is a PM +
Since it is a CCD, for example, φ2 and φ3 may be sampled by the exclusive OR circuit 30. 15A is an AC amplifier. Further, 16 is a circuit for regenerating the DC component. DC regeneration may be clamped using the timing of the pulse φSH for opening and closing the transfer gate, or if a dark current level is set in the sensor array device, the DC regeneration is generated from the counter after a predetermined bit count from the timing of φSH. The carry may be used for timing for clamping. By using the AC amplifier 15 and the DC component regeneration circuit 16, it is possible to obtain a video signal envelope that has been amplified with the required gain and has the DC offset component strictly removed. However, depending on the circuit configuration, AC amplifier 1
5. Even if the DC component regeneration circuit 16 is removed, there is no significant effect, and similarly, even if only the offset adjustment circuit 13 is removed, the effect is not significantly reduced. 20
is a PN+CCD drive circuit. Figure 5 shows the source clock pulse CLK and the transfer clock φ1 to φ4.
Transfer gate opening/closing pulse φSH, reset pulse φ
Shows the timing chart of RS and Video signals. PN+CCD drive circuit 20 in Figure 3
is a circuit mainly for generating such pulses. 17 is an integral polarity inversion circuit. Only the signal in the set integration interval of the video signal envelope is integrated by the subsequent integration circuit 18.
This circuit is used to change the input using a switch and to invert the polarity of the integral. In the integral polarity inverting circuit 17 and the integrating circuit 18, in order to reduce as much as possible the DC offset generated by the electronic circuit system itself, for example, a chopper amplifier is used to obtain an extremely stable integral signal with very little change over time. I can do it.

第3図に於いて21はシーケンス制御回路であ
る。又第4図はシーケンス制御回路21を具体例
として開示したもので更に第6図はシーケンス制
御を行うためのパルス類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4図に於いて3
4,37,40はカウンターである。カウンター
34,37,はによつてロードされる。3
3はφSHの反転信号を得るためのインバー
タである。36,38はプリセツトデジタルスイ
ツチである。36に於いては積分の開始点を設定
する。カウンター34がによりロードされ
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3
8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(=φ
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(=φ)をカウントした後カウンター4
0からはキヤリーCR3が発生する。35,4
1,42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41のQはカウンタ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CR
3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。4
3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IEと記す。又、フリツプフ
ロツプ41の出力F/F2Qは更にフリツプフロ
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。本発明で使用される光源は
(本実施例に於いてはLEDを用いている。)φSH
に対して交番に点滅することが必須の条件であ
る。従つてこれを実施する為にフリツプフロツプ
45にφSHを入力させF/F5Qのパルス出力
を得る。
In FIG. 3, 21 is a sequence control circuit. Further, FIG. 4 discloses the sequence control circuit 21 as a specific example, and FIG. 6 is a timing chart showing the timing relationship of pulses for performing sequence control. 3 in Figure 4
4, 37, 40 are counters. Counters 34, 37, are loaded by. 3
3 is an inverter for obtaining an inverted signal of φSH. 36 and 38 are preset digital switches. In step 36, the starting point of integration is set. When the counter 34 counts from the loaded position to a preset starting point, the counter 34 outputs the carry CR1.
occurs. Also, preset digital switch 3
8 is for setting the center position of the integral interval. Pulse to set center position (=φ 2 )
As soon as the number is counted, from the counter 37
CR2 occurs. 39 is a digital subtracter. The preset digital switches 36 and 38 are used to set the same number from the integration start point to the center position of the integration interval. The set point produced by digital subtractor 39 sets the end point of the integration interval. After counting the number of pulses (=φ 2 ) up to the set end point, counter 4
From 0, a Cary CR3 is generated. 35,4
1 and 42 are flip-flop circuits. Each
CR1, CR2, and CR3 are input. The Q of flip-flop 41 is used as a signal to load counter 40. That is, the counter 40 counts from the center position of the integral interval to the number set by the digital subtracter and calculates the carry CR.
Generates 3. Since the F/F1Q output from the flip-flop 35 sets the start of integration, this and the output from the flip-flop 42,
The pulse obtained by ANDing F/ F3Q can be used as a pulse for setting the integration interval. 4
3 is an AND circuit, and the integral interval setting pulse outputted from this is hereinafter referred to as IE. Further, the output F/F2Q of the flip-flop 41 is further inputted to the flip-flop 44. The output F/F4Q of the flip-flop 44 is used as a pulse for inverting the integral polarity. The light source used in the present invention (in this embodiment, an LED is used) is φSH
It is an essential condition that the lights flash alternately. Therefore, in order to implement this, φSH is input to the flip-flop 45 to obtain the pulse output of F/F 5Q.

このF/F5Qを光源駆動の為のパルスとして
使用する。本実施例に於てはφSHの立ち上がり
に同期してフリツプフロツプ45を動作させF/
F5Qを出力させるようにしている。しかしこの
ように限定された条件によつて光源を駆動する必
要はなく所定の点灯区間内の任意の時点から任意
の区間に於いて点灯するよう光源駆動パルスを定
めてもよい。即ちこの様にして光源のON,OFF
の対がφSHの2周期にわたつてある場合その間
にセンサーアレイデバイスに蓄積された外光によ
る信号は除去され所要の光源による差分信号が出
力される。第3図に於ける積分回路からはこのよ
うな外光分の除去された差分信号を所定回数積分
した信号が出力される。積分極性反転回路17は
所定の積分区間を設定するためのアナログスイツ
チがあり積分区間設定パルスIEによつて制御さ
れる。又積分極性反転の為のアナログスイツチは
F/F4Qによつて制御される。積分回路18か
ら出力される信号は合焦状態、即ち前ピンか後ピ
ンか或は合焦かを判別する為に使用される。前ピ
ンか後ピンかに対応して正又負の信号が出力され
る。尚零クロス点に於けるフオーカシングレンズ
7の位置が最鮮鋭合焦点である。19はサンプル
アンドホールド回路であり、積分回路18からの
信号出力が所定絶対値レベルに達した時点又は光
源からの信号のON,OFFの対を所定回数まで積
分した時点に於いて該積分信号をホールドするも
のである。28は絶対値回路である。又28′は
コンパレータである。Vref1はリフアレンスレ
ベルであり設計仕様によつて決められるものであ
る。例えば方向検知判別が可能となる少量の該積
分信号レベルを予め求めて置きこのレベルを
Vref1と設定しておく。このようにVref1を設
定することにより方向検知速度を常に最短時間に
設定することが出来る。又29はカウンタであ
る。シーケンス制御回路21からF/F5Qのパ
ルス信号を入力しこのパルス数をカウントする。
カウンタ29は設計仕様による所定のパルス数を
カウントする。該カウント数は合焦点検知時間の
許容最長時間から決定しカウンタ29の容量を決
定又はプリセツトする。尚本実施例に於いてはシ
ーケンス制御回路21より出力されるF/F5Q
は光源8をドライブする為のドライブ回路22の
駆動パルスにも共用されている事は先に述べた通
りである。31はOR回路である。コンパレータ
28の出力とカウンタ29のキヤリー出力のOR
をとりサンプルアンドホールド回路19のサンプ
リングパルスとしている。32は1パルスデイレ
イを行うためのカウンタである。サンプリングが
行われた後積分回路18をリセツトし次の状態の
合焦点検知を行えるようにする為のリセツトパル
スを発生する。サンプルアンドホールド回路19
の出力はコンパレータ23及び23′により構成
されるウインドコンパレータによつて所定レベル
Vref2,Vref3(Vref2〓Vref3)との大小関
係が判別される。サンプルアンドホールド回路の
出力レベルがVref3以上Vref2以下の場合は合
焦範囲内にあると判別し表示用素子例えばLED
25,25′が共に点灯する。尚、24は表示素
子ドライブ回路及びフオーカシングレンズ駆動用
モータ27のドライブ回路である。又、サンプル
アンドホールド回路の出力レベルがVref2,
Vref3で設定される範囲即ち合焦範囲外にある
場合表示用LED25,25′のいづれか一方だけ
が前ピン、後ピン状態に対応して点灯する。又こ
のような状態に於いてはフオーカシングレンズ駆
動用モータ27はモータドライブ回路24によつ
て対応する方向に回転しフオーカシングレンズ7
が合焦範囲内に設定されるように駆動される。
This F/F5Q is used as a pulse for driving the light source. In this embodiment, the flip-flop 45 is operated in synchronization with the rising edge of φSH.
I am trying to output F5Q. However, it is not necessary to drive the light source under such limited conditions, and the light source drive pulse may be determined so that the light source is turned on from any time point within a predetermined lighting period to any period. In other words, turn the light source on and off in this way.
If a pair of φSH exists over two periods of φSH, the signal due to external light accumulated in the sensor array device during that period is removed and a difference signal due to the required light source is output. The integrating circuit in FIG. 3 outputs a signal obtained by integrating the difference signal from which the external light component has been removed a predetermined number of times. The integral polarity inversion circuit 17 has an analog switch for setting a predetermined integral interval, and is controlled by an integral interval setting pulse IE. Further, an analog switch for reversing the integral polarity is controlled by F/F4Q. The signal output from the integrating circuit 18 is used to determine the focus state, that is, front focus, rear focus, or focus. A positive or negative signal is output depending on whether the pin is the front pin or the rear pin. The position of the focusing lens 7 at the zero cross point is the sharpest in-focus point. Reference numeral 19 denotes a sample-and-hold circuit, which outputs the integrated signal at the time when the signal output from the integrating circuit 18 reaches a predetermined absolute value level or when the ON/OFF pair of signals from the light source is integrated up to a predetermined number of times. It is something to hold. 28 is an absolute value circuit. Further, 28' is a comparator. Vref1 is a reference level and is determined by design specifications. For example, a small amount of the integrated signal level that enables direction detection and discrimination is determined in advance and this level is set.
Set it to Vref1. By setting Vref1 in this way, the direction detection speed can always be set to the shortest time. Further, 29 is a counter. A pulse signal of F/F5Q is input from the sequence control circuit 21 and the number of pulses is counted.
The counter 29 counts a predetermined number of pulses according to design specifications. The count number is determined from the maximum allowable in-focus point detection time, and the capacity of the counter 29 is determined or preset. In this embodiment, the F/F5Q output from the sequence control circuit 21
As mentioned above, is also used as the drive pulse of the drive circuit 22 for driving the light source 8. 31 is an OR circuit. OR of the output of the comparator 28 and the carry output of the counter 29
is taken as the sampling pulse of the sample and hold circuit 19. 32 is a counter for performing one pulse delay. After the sampling is completed, the integrating circuit 18 is reset and a reset pulse is generated to enable the next state of in-focus point detection. Sample and hold circuit 19
The output of
The magnitude relationship between Vref2 and Vref3 (Vref2–Vref3) is determined. If the output level of the sample-and-hold circuit is Vref3 or more and Vref2 or less, it is determined that it is within the focusing range, and a display element such as an LED is detected.
25 and 25' are both lit. Note that 24 is a drive circuit for a display element drive circuit and a focusing lens drive motor 27. Also, the output level of the sample and hold circuit is Vref2,
If it is outside the range set by Vref3, that is, outside the focusing range, only one of the display LEDs 25, 25' lights up corresponding to the front focus or rear focus state. Also, in such a state, the focusing lens driving motor 27 is rotated in the corresponding direction by the motor drive circuit 24, and the focusing lens 7 is rotated in the corresponding direction by the motor drive circuit 24.
is set within the focusing range.

以上詳述した様に本発明によれば、センサーア
レイデバイスから出力される信号エンベロープか
ら外光相当分を効率良く除去できるので合焦点検
出装置として用いた時に外光が大きい状態に於て
も合焦可能な被写体距離を拡大し得ると共に、精
度の良い合焦検知を可能ならしめる効果を有す
る。
As described in detail above, according to the present invention, the amount equivalent to external light can be efficiently removed from the signal envelope output from the sensor array device. This has the effect of increasing the focusable subject distance and enabling highly accurate focus detection.

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

第1図a,b,cは本発明に係る像鮮明度検出
の原理図、第2図,,,,は本発明に
係る像鮮明度検出装置の外光除去の原理を説明す
る図、第3図は本発明に係る像鮮明度検出装置の
信号処理回路の一例を示す図、第4図は第3図示
回路中シーケンス制御回路の具体的構成例を示す
図、第5図及び第6図は制御用の各種パルス等の
タイミングを示す図である。 1,1′,1″……結像光学系、2,2′,2″…
…発光手段、3,3′,3″……光電変換手段、
4,4′,4″……プリズム、5,5′,5″……被
写体、6,6′,6″……予定結像面。
Figures 1a, b, and c are diagrams illustrating the principle of image definition detection according to the present invention; 3 is a diagram showing an example of the signal processing circuit of the image clarity detection device according to the present invention, FIG. 4 is a diagram showing a specific configuration example of the sequence control circuit in the circuit shown in FIG. 3, and FIGS. 5 and 6. 1 is a diagram showing the timing of various control pulses, etc.; FIG. 1, 1', 1''...imaging optical system, 2, 2', 2''...
...Light emitting means, 3,3',3''...Photoelectric conversion means,
4, 4', 4''... Prism, 5, 5', 5''... Subject, 6, 6', 6''... Planned imaging plane.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 結像光学系の予定結像面又はそれと光学的に
等価な位置に設けられ、前記結像光学系の所定部
分を通して周期的に光を投射し得る発光手段と、 前記予定結像面又はそれと光学的に等価な位置
にその略中央部が来る様配置され、前記結像光学
系の他の部分を通して入射する光の光量分布を時
系列信号として出力し得る自己走査型光電変換手
段と、 前記発光手段の点滅の各半周期内において、前
記時系列信号の内、前記の中央部からの信号以前
の信号と、以後の信号とを夫々逆極性で積分する
と共に、この両積分極性を前記半周期毎で切換
え、更にこの積分結果を前記点滅の一周期単位で
加算する積分回路とを有する事を特徴とする像鮮
明度検出装置。
[Scope of Claims] 1. A light-emitting means that is provided at a predetermined image-forming surface of an imaging optical system or a position optically equivalent thereto, and is capable of periodically projecting light through a predetermined portion of the imaging optical system; A self-scanning type that is arranged so that its approximate center is located on the planned imaging plane or a position optically equivalent thereto, and that can output the light intensity distribution of the light incident through other parts of the imaging optical system as a time-series signal. Within each half cycle of the blinking of the photoelectric conversion means and the light emitting means, a signal before the signal from the central part and a signal after the signal from the central part of the time series signal are integrated with opposite polarity, respectively. An image sharpness detection device characterized by comprising an integrating circuit that switches both integral polarities every half cycle, and further adds the integration result every one cycle of the blinking.
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