DE2920950A1

DE2920950A1 - Optische sensorvorrichtung

Info

Publication number: DE2920950A1
Application number: DE19792920950
Authority: DE
Inventors: Noriyuki Asano; Yukichi Niwa; Masahiko Ogawa; Mitsutoshi Owada; Shuichi Tamura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1978-05-25
Filing date: 1979-05-23
Publication date: 1979-11-29
Also published as: JPS54154382A; JPS6138405B2; DE2920950C2; US4315159A

Description

Optische Sensorvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf- optische Sensorvorrichtungen und insbesondere optische Ladungsspeicherungs-Sensorvorrichtungen, bei denen eine einfallendem Licht entsprechende Ladung erzeugt und diese an einer geeigneten Stelle gespeichert wird und die beispielsweise als Photosensoren mit Ladungskopplung (CCD-Photosensoren) oder Photodioden mit Ladungskopplung (CCD-Photodioden) bekannt sind, welche durch Verbinden von ladungsgekoppelten Schaltungen mit Photodioden gebildet sind.

In der letzten Zeit wurden beachtliche Fortschritte in der Halbleitertechnik erzielt, so daß optische Ladungsspeicherungs-Sensorvorrichtungen wie Photosensoren mit Ladungskopplung und Photodioden mit Ladungskopplung billig erhältlich sind. Hie und da wurden kürzlich Versuche unternommen, derartige optische Sensorvorrichtungen bei einer Vielzahl von optischen

35 Geräten zu verwenden.

VI/rs

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Deutsche Bank (München) Kto. 51/fii 07D

Dresdner Bank (München) Kto. 3939844

Postscheck (München) Kto. 670-43-804

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Beispielsweise wurde auf dem Gebiet der Messung der Entfernung eines Zielobjekts vorgeschlagen, mittels eines optischen Basisentfernungsraesser-Systems Doppelbilder eines Objekts auszubilden und diese dann mittels einer linearen optischen Sensorvorrichtung optisch abzufragen, um ein Ausgangssignal für die Größe der Relativabweichung zwischen den beiden Bildern zu erzeugen, aus dem die Objektentfernung ermittelt wird, wie es beispielsweise in den JP-OS Sho 51-45556 und 52-153433 sowie der US-PS 4 004 852 beschrieben ist. Bei einer derartigen Einrichtung führt die besondere Anwendung der optischen Sensorvorrichtung zu einer Steigerung der Genauigkeit der Messung einer Objektentfernung.

Daneben ist es ferner auf dem Gebiet der Ermittlung der Scharfeinstellung eines optischen Abbildungssystems auf ein vorgegebenes Objekt möglich, anstelle beispiels weise der Verwendung eines photoleitfähigen Elements mit nichtlinearem Ansprechen auf Licht wie eines CdS- oder CdSe-Elements, das ein mittels des genannten optischen Systems ausgebildetes Objektbild zur Erzeugung eines Ausgangssignals aufnimmt, welches dann zur Ermittlung der schärfsten Bildeinstellung, d.h. der Scharfeinstellung herangezogen wird, eine lineare optische Sensorvorrichtung zu verwenden, die zu einer elektrischen Abfrage des vorstehend beschriebenen Bilds ausgelegt ist, wobei die entstehenden Bildabfrage-Ausgangssignale eine Spitzenhüllkurve ergeben,

aus der der Zustand schärfster Einstellung des Bilds, d.h. die Scharfeinstellung des Bilds erfaßt wird, wie es in der JP-OS Sho 54-45127 beschrieben ist. Auch bei einer Einrichtung dieser Art ergibt insbesondere die Verwendung der optischen Sensorvorrichtung eine

hohe Genauigkeit bei der Erfassung des Scharfstell-

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zustands des optischen Abbildungssystems.

Andererseits ist auf diesen Gebieten der Entfernungsmessung und der Scharfeinstellungs-Ermittlung neben den sog. passiven Einrichtungen, bei denen das vom Objekt selbst stammende Licht zur Entfernungsmessung oder Scharfeinstellungs-Ermittlung verwendet wird, eine sog. aktive Einrichtung mit einem eingebauten Lichtprojektor in Verbindung mit einem optisch-elektronisehen Detektor bekannt, welcher das von dem mit dem aus dem Projektor abgegebenen Licht beleuchteten Objekt reflektierte Licht aufnimmt und ein Ausgangssignal erzeugt, das die Entfernung des Objekts oder die Schärfe eines mittels des optischen Systems ausgebildeten Objektbilds darstellt. In diesem Zusammenhang wurden bisher Vorschläge in einer Anzahl gemacht, die für eine erschöpfende Aufzählung zu groß ist.

Ein typisches Beispiel einer aktiven EntfernungsmeBeinrichtung für das Zusammenwirken mit einem automatischen Entfernungseinstellsystem in einer photographischen Kamera ist in der JP-OS Sho 49-49625 beschrieben, gemäß der als photoelektrische Vorrichtung für den Empfang des von dem Zielobjekt reflektierten Lichts eine Mehrzahl von photoempfindlichen Elementen verwendet wird, die voneinander unabhängig sind und in vorbestimmten Basis-Abständen von dem Lichtprojektor angeordnet sind, so daß sie jeweils verschiedenen Objektentfernungen entsprechen. Durch Auswertung der Beschaffenheit des Ausgangssignals der photoelektrischen Lichtempfangs-Vorrichtung wird zum Erfassen der Entfernung des Zielobjekts ermittelt, welches der photoempfindlichen Elemente das vom Zielobjekt reflektierte Licht empfängt. Gemäß einem weiteren Merkmal dieser

Einrichtung werden dann, wenn der Lichtprojektor zur

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Projektion von Licht auf das Zielobjekt in Betrieb gesetzt ist, die auftretenden Ausgangssignale der einzelnen photoempfindlichen Elemente in jeweiligen Kondensatoren gespeichert. Danach wird die Lichtabgabe unterbrochen, wobei weiter gleichzeitig Ausgangssignale aus den einzelnen photoempfindlichen Elementen erzeugt werden, die mit den an den einzelnen Kondensatoren gespeicherten über jeweilige Differenzverstärker verglichen werden, um die Unterschiede dazwischen zu erhalten. Durch Ermittlung desjenigen Differenzverstärkers, der ein wirksames Ausgangssignal erzeugt, wird bestimmt, welches photoempfindliche Element aus der Mehrzahl von photoempfindlichen Elementen das vom Zielobjekt reflektierte Licht empfängt, woraus die Entfernung des Zielobjekts ermittelt wird. Es ist ersichtlich, daß es nach diesem Verfahren möglich ist, den Einfluß des von dem Projektionslicht verschiedenen anderen bzw. Umgebungslicht wirksam auszuschalten (d.h. des Umgebungslichts, das bei der Einrichtung dieser Art als Störlicht wirkt, durch das die Genauigkeit der Entfernungsmessung beträchtlich vermindert wird). Daher ist eine Verbesserung der Genauigkeit der Entfernungsmessung zu erwarten.

Der Einrichtung gemäß diesem Vorschlag haften jedoch Eigenschaften an, deren weitere Verbesserung sehr erwünscht ist. Ein Problem liegt darin, daß deshalb, weil die photoempfindlichen Elemente aus photoleitfähigem Material wie CdS hergestellt sind und ein

elektrischer Schaltungsaufbau Widerstände enthält, die mit den jeweiligen einzelnen photoempfindlichen Elementen verbunden sind, wobei die Verbindungspunkte, d.h. die Spannungsteilerpunkte mit den jeweiligen Speicherkondensatoren verbunden sind, während die

Differenzverstärker an ihren ersten Eingängen mit den

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Speicherspannungen aus den einzelnen Kondensatoren und an ihren zweiten Eingängen mit den Spannungen von den einzelnen Verbindungspunkten gespeist sind, wobei jeder Kondensator die durch den Widerstandswert des entsprechenden photoempfindlichen Elements bestimmte Spannung speichert, die Intensität des von der Lichtprojektionsvorrichtung abgegebenen Lichts groß genug sein muß, eine Ausgangsspannung mit einem für die Erfassung ausreichenden Betriebspegel sicherzustellen. Daher bleiben viele Probleme insbesondere bei der Anwendung bei einem kleinen Gerät wie einer Kamera ungelöst, deren Stromversorgungskapazität beschränkt ist. Zugleich damit wird ferner bei einem Beleuchtungszustand, bei dem die Umgebung sehr hell ist, die bei Unterbrechung der Lichtabgabe an dem vorstehend beschriebenen Spannungsteiler-Verbindungspunkt auftretende Spannung aufgrund des Einflusses des Umgebungslichts sehr hoch. Als Folge davon ist unter beträchtlicher Verringerung des Ausgangspegels des Differenzverstärkers der Pegel der Störkomponente gesteigert. Damit besteht eine gesteigerte Möglichkeit des Auftretens von Aufnahmesituationen, bei welchen die Entfernung nicht gemessen werden kann. Bei einer anderen Situation, bei der sich die Umgebungsbeleuchtung zwischen einem Moment, an dem das Licht projiziert wird, und einem Moment, an dem die Lichtprojektion unterbrochen ist, in großem Ausmaß ändert, ist keine Maßnahme zur Kompensation der Änderung der Umgebungsbeleuchtung vorgesehen, so daß

eine fehlerhafte Funktion auftritt. 30

Ein Versuch zur Ausschaltung der vorstehend genannten Nachteile der vorstehend beschriebenen Einrichtung unter Verwendung einer erfindungsgemäßen optischen Ladungsspeicherungs-Sensorvorrichtung wird später

beschrieben. Es wurde festgestellt, daß die typischen

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Eigenschaften der Einrichtung weiter verbessert wurden.

Im einzelnen ist die optische Ladungsspeicherungs-Sensorvorrichtung mit einem optischen Fühlerbereich aufgebaut, der beispielsweise eine Mehrzahl von photoempfindlichen Elementen hat, die jeweils im Ansprechen auf einfallendes Licht Ladungen erzeugen, und mit einem ersten und einem zweiten Ladungsspeicherbereich jeweils mit Ladungsspeicherelementen in einer Anzahl, die gleich der Anzahl der photoempfindlichen Elementen ist, in Verbindung mit einem ersten und einem zweiten Steuerschaltbereich versehen, die zwischen dem optischen Fühlerbereich und dem ersten bzw. dem zweiten Ladungsspeicherbereich angebracht sind, um damit die Übertragung der Ladungen aus dem optischen Fühlerbereich zu dem ersten bzw. dem zweiten Ladungsspeicherbereich zu steuern. Diese Einrichtung wird anstelle der vorstehend beschriebenen photoelektrischen Lichtempfangsvorrichtung und der vorstehend beschriebenen Speicherkondensatoranordnung · eingesetzt, wobei unter impulsförmigem Schalten der vorstehend beschriebenen Lichtprojektionsvorrichtung zur Erzeugung von intermittierendem Licht mit einer konstanten Periode der erste und der zweite Steuer-

·" schaltbereich so gesteuert werden, daß diejenigen '•Jer von den jeweiligen Sensorelementen in dem optischen Fühlerbereich erzeugten Ladungen, die bei Abgabe von Licht aus der Lichtprojektionsvorrichtung auftreten, über den ersten Steuerschaltbereich zu

den entsprechenden Ladungsspeicherelementen in dem ersten LadungsSpeicherbereich übertragen werden, während diejenigen der von den einzelnen Sensorelementen in dem optischen Fühlerbereich erzeugten Ladungen, die dann auftreten, wenn von der Licht-

projektionsvorrichtung kein Licht abgegeben wird, über den zweiten Steuerschaltbereich zu den ent-

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sprechenden Ladungsspeicherelementen in dem zweiten Ladungsspeicherbereich übertragen und dort gesammelt werden. Auf diese Weise speichert der erste Ladungsspeicherbereich eine Folge von Ladungen, die das von dem mit dem Projektions licht beleuchteten Zielobjekt reflektierte Licht und das Umgebungslicht darstellen, während der zweite Ladungsspeicherbereich eine Folge von Ladungen speichert, die das von dem allein vom Umgebungslicht beleuchteten Zielobjekt kommende Licht darstellen; dadurch können in geeignetem zeitlichen Zusammenhang für ein jedes Paar der Ladungsspeicherelemente, die in dem ersten und dem zweiten Ladungsspeicherbereich miteinander in bezug auf das einzelne Sensorelement in Beziehung stehen, die an dem ersten und dem zweiten Ladungsspeicherbereich gesammelten Ladungen ausgelesen werden, um elektrische Signale zu erzeugen, aus denen über eine jeweilige Differenzschaltung die Differenz gewonnen wird, wodurch es möglich ist, aus der Einrichtung ein nur von dem pro-

™ jizierten Licht abhängiges Signal mit sehr hoher Genauigkeit zu erfassen. Da insbesondere in diesem Fall die Ansammlung der aufeinanderfolgenden Ladungen zu einer Integration und Speicherung der Information führt, kann selbst bei sehr geringer abgegebener Lichtenergie ein Signal gewonnen werden, dessen Pegel hoch genug ist, eine genaue Erfassung sicherzustellen. Daher wird die Erfassungsleistung der Einrichtung insgesamt weiter verbessert und der meßbare Bereich zu größeren Entfernungen hin erweitert. Durch das völlige

Ausschalten der auf das Umgebungslicht zurückzuführenden Störkomponente kann ferner eine zufriedenstellende Erfassungsleistung auch dann gewährleistet werden, wenn die Umgebung sehr hell ist oder wenn sidh die Umgebungsbeleuchtung zwischendurch stark ändert. Daher werden 35

die Eigenschaften der Einrichtung nach dem Vorschlag weiter verbessert, um damit immer eine genaue Erfassung

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der Entfernung herbeizuführen.

Daneben ist als diese Art einer aktiven Entfernungsmeßeinrichtung oder automatischen Scharfeinstellungs-Ermittlungseinrichtung beispielsweise aus der JP-PS Sho 52-19091 eine automatische Entfernungsmeßvorrichtung bekannt, bei der unter Verwendung einer photoelektrischen Lichtempfangsvorrichtung, die auf einfallendes Licht durch Erzeugung eines elektrischen Ausgangssignals anspricht, das sich mit einer Lageveränderung des Einfallichts an der Lichtempfangsfläche der Empfangsvorrichtung ändert, nach Lichtprojektion aus der Lichtprojektionsvorrichtung auf ein Zielobjekt zwei Strahlenbündel des vom Zielobjekt reflektierten Lichts, die in einer gemeinsamen Ebene an jeweils verschiedenen Stellen entsprechend der Entfernung des Zielobjekts auftreffen, abwechselnd auf die Empfangsvorrichtung gerichtet werden, wobei diejenige der Ausgangssignale der Empfangsvorrichtung,

die dem einen Einfall-Lichtstrahlenbündel entsprechen, mit denjenigen Ausgangssignalen verglichen werden, die dem anderen einfallenden Lichtstrahlenbündel entsprechen/ damit wird ein vom Pegelunterschied abhängiges Ausgangssignal zu schaffen, das dann zur Erfassung der Ent-

^zo fernung des Zielobjekts verwendet wird. Ferner wird gemäß der US-PS 3 999 192 nach Abgabe des Lichts aus der Lichtprojektionsvorrichtung das vom Objekt reflektierte Licht mittels zweier photoelektrischer Elemente empfangen, die so angeordnet sind, daß ihre Ränder

einander benachbart sind; das reflektierte Licht wird nach Durchlaufen einer bewegbaren Lichtablenkvorrichtung empfangen, durch das das reflektierte Licht auf den Grenzbereich zwischen den beiden photoelektrischen Elementen gerichtet wird. Aus der Stellung dieser Lichtablenk- bzw. Lichtmodulationsvorrichtung, die dann

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besteht, wenn der Unterschied zwischen den Ausgangssignalen der beiden photoelektrischen Elemente zu Null wird, kann die Entfernung des Objekts ermittelt werden. Außer dieser automatischen Entfernungsmeßeinrichtung ist eine automatische Scharfeinstellungs-Ermittlungseinrichtung bekannt, bei der die vorstehend genannte Lichtablenk- bzw. Lichtmoduliervorrichtung mit einem optischen Aufnahmesystem in der Weise zusammenwirkt, daß der Scharfeinstellungszustand eines mittels des

•0 optischen Systems ausgebildeten Objektbilds ermittelt werden kann. Auch bei dieser Einrichtung kann als photoelektrische Lichtempfangsvorrichtung derselben eine optische Ladungsspeicherungs-Sensorvorrichtung gemäß nachstehender Beschreibung verwendet werden,

'5 wodurch sich ein Vorteil dahingehend ergibt, daß die Erfassungsleistung weiter verbessert wird.

Bei der ersteren, in der JP-PS Sho 52-19091

beschriebenen Einrichtung ist es möglich, anstelle der

^χυ dort beschriebenen photoelektrischen Lichtempfangsvorrichtung die optische^Ladungsspeicherungs-Sensorvorrichtung mit dem beschriebenen optischen Fühlerbereich und dem ersten und dem zweiten Ladungsspeicherbereich mit beispielsweise nur einem Element in Ver-

bindung mit einer Maskiervorrichtung bzw. einem Graufilter mit kontinuierlich veränderter Dichte zu verwenden, das so angeordnet ist, daß sich die Menge der im Ansprechen auf das einfallende Licht erzeugten Ladung mit einer Lageänderung des einfallenden Lichts

auf die Lichtempfangsfläche der Sensorvorrichtung ändert.

Zur Herbeiführung eines Ergebnisses, das demjenigen beim abwechselnden Auftreffen der beiden Strahlenbündel des reflektierten Lichts auf die Lichtempfangsfläche entspricht, werden der erste und der zweite Steuerschaltbereich abwechselnd impulsförmig angesteuert, um diejenigen der von dem Sensorelement erzeugten Ladungen, die einem der beiden einfallenden Lichtstrahlen-

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' bündel entsprechen, zum ersten Ladungsspeicherbereich zu übertragen und dort zu sammeln, während die anderen Ladungen, die dem anderen einfallenden Lichtstrahlenbündel entsprechen, zum zweiten Ladungsspeicherbereich übertragen und dort gesammelt werden. Danach werden in einem geeigneten zeitlichen Zusammenhang der erste und der zweite Ladungsspeicherbereich zur Entnahme der darin gespeicherten Ladungen in Form elektrischer Signale betätigt, wonach dann über eine Differenzschaltung eine

^" Differenz zwischen den Signalen ermittelt wird. Da damit auch in diesem Fall das aufeinanderfolgende Sammeln der Ladungen zu einer Integration und Speicherung der Information führt, dient selbst bei sehr geringer Energie des projizierten Lichts das Ausgangssignal der photoelektri-

'^ sehen Vorrichtung als ein Signal mit einem zur Ermittlung ausreichenden Pegel. Daher wird nicht nur die Ermittlungsleistung der Einrichtung insgesamt weiter verbessert, sondern auch der Bereich der Objektentfernungen, für die eine Ermittlung möglich ist, zu größeren

Entfernungen hin erweitert. Ferner ergibt sich unabhängig davon, wie klein der Unterschied zwischen den Einfallpunkten der beiden Strahlenbündel des reflektierten Lichts an der Lichtempfangsfläche des Sensorelements

ist, eine merkliche Differenz zwischen den Größen der 25

Ausgangssignale des ersten und des zweiten Ladungsspeicherbereichs, so daß eine weitere Verbesserung der Meßgenauigkeit ermöglicht ist.

Bei der letzteren, in der US-PS 3 999 192 beschrie-30

benen Einrichtung wird die vorstehend beschriebene elektrische Lichtempfangsvorrichtung durch eine optische Ladungsspeicherungs-Sensorvorrichtung mit dem beschriebenen optischen Fühlerbereich und dem ersten und dem zweiten Ladungsspeicherungsbereich mit jeweils beispielsweise zwei Elementen ersetzt, wobei während einer impulsförmigen Steuerung der Lichtprojektionsvorrich-

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tung zur Erzeugung von intermittierendem Licht mit einer konstanten Periode, wie es im Zusammenhang mit der Einrichtung nach der JP-OS Sho 49-49625 beschrieben wurde, die Schaltvorgänge des ersten und des zweiten Steuerschaltbereichs abwechselnd synchron mit der Frequenz der Lichtprojektion so gesteuert werden, daß die von den einzelnen Sensorelementen erzeugten Ladungen getrennt voneinander in Abhängigkeit davon, ob Licht projiziert wird oder nicht, zum ersten bzw. zweiten Ladungsspeicherungsbereich übertragen und dort gesammelt werden. Danach werden in entsprechendem zeitlichen Zusammenhang für jedes der beiden Paare von Ladungsspeicherelementen, die in dem ersten und dem zweiten Ladungsspeicherbereich in bezug auf die

'5 einzelnen Sensorelemente miteinander verbunden sind, die an dem ersten und dem zweiten LadungsSpeicherbereich gespeicherten Ladungen ausgelesen und danach miteinander über jeweilige einzelne Differenzverstärker verglichen, um die Unterschiede zu erhalten. Durch die Ermittlung,

^" ob die Ausgangssignale dieser beiden Differenzverstärker miteinander übereinstimmen oder nicht, ist es möglich, auch in diesem Fall ein Ergebnis zu erzielen, das demjenigen der Einrichtung gemäß der JP-OS Sho 49"49625 äquivalent ist. Wie klein auch immer der

Unterschied zwischen den von den beiden Sensorelementen empfangenen Lichtmengen ist, unterscheiden sich darüber hinaus die Ausgangssignale der beiden Differenzverstärker deutlich voneinander, wodurch die Genauigkeit der Ermittlung weiter verbessert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Sensorvorrichtung zu schaffen, bei der alle vorstehend genannten Nachteile der herkömmlichen Sensorvorrichtungen ausgeschaltet sind und die es im Ansprechen auf zwei optische Signale ermöglicht, die entsprechenden integrierten Ausgangssignale getrennt

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voneinander auszulesen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der optischen Sensorvorrichtung. 10

Fig. 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1 und zeigt den Innenaufbau der wesentlichen Teile der Sensorvorrichtung nach Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Zeitdiagramm von unterschiedlichen Signalen, die bei der Ansteuerung der Sensorvorrichtung nach Fig. 1 notwendig sind.

Fig. 4 sind schematische Darstellungen,

die Änderungen des inneren Potentials

in der in Fig. 2 gezeigten Schnitt-

ebene bei Ansteuerung der Sensorvorrichtung nach Fig. 1 zeigen.

Fig. 5 ist ein elektrisches Schaltbild, das

ein Beispiel für eine Zeitsteuerungs-

schaltung zur Erzeugung der verschiedenen

Signale nach Fig. 3 zeigt.

Fig. 6 ist ein Zeitdiagramm, die die Betriebsweise der Schaltung nach Fig. 5 veranschaulicht.

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Fig. 7 ist eine schematische Darstellung eines

zweiten Ausführungsbeispiels der Sensorvorrichtung.

Fig. 8 ist eine schematische Darstellung eines

dritten Ausführungsbeispiels der Sensorvorrichtung .

Fig. 9 ist eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der

Sensorvorrichtung.

Fig. 10 ist ein Zeitdiagramm von Signalen, die zur Ansteuerung der Sensorvorrich- · tung nach Fig. 9 notwendig sind,

sowie von AusgangsSignalen, die an wesentlichen Teilen der Sensorvorrichtung auftreten.

Fig. 11 ist eine teilweise in Schaltungsblockdarstellung gezeigte schematische Ansicht eines Anwendungsbeispiels der Sensorvorrichtung nach Fig. 9.

Fig. 12 ist ein Zeitdiagramm, das die Arbeitsweise des Schaltungsaufbaus nach Fig. 11 zeigt.

Im folgenden werden mehrere vorzugsweise gewählte

Ausführungsbeispiele der Sensorvorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Obgleich alle Ausführungsbeispiele unter Wahl einer ladungsgekoppelten Schaltung als Beispiel dargestellt sind, ist ersichtlich, daß außerdem die Funktionsprinzipien der Sensorvorrichtung auf einfache Weise an ähnlichen

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Vorrichtungen wie Photodioden mit Ladungskopplung oder Photodioden-Anordnungen anwendbar sind.

In den Fig. 1 bis 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Sensorvorrichtung gezeigt, wobei die Anzahl von Sensorelementen in einem optischen Geberoder Fühlerbereich auf eins beschränkt ist. Zunächst werden anhand der Fig. 1 der Aufbau und die Anordnung unterschiedlicher Teile der Sensorvorrichtung beschrieben. In der Fig. 1 ist die Sensorvorrichtung mit PSD₁ bezeichnet. 1 ist ein optischer Fühlerbereich, der zur Erzeugung einer Ladung auf einfallendes Licht anspricht und hier so bestimmt ist, daß er ein Sensorelement 1- hat. 1a ist eine Elektrode des Fühlerbereichs 1, während 1b ein Spannungszufuhranschluß ist, der mit der Elektrode 1a verbunden ist und an den eine (auf Zeile (a) in Fig. 3 gezeigte) Photoschaltspannung Vp angelegt ist, um eine Potentialmulde in dem Sensorelement 1.. zu bilden; 2 und 3 sind ein erster bzw. zweiter Ladungsspeicherbereich zur Speicherung der vom optischen Fühlerbereich 1 erzeugten Ladung, die jeweils Speicherelemente 2* bzw. 3* haben, die dem einen Sensorelement 1- -entsprechen; 2a ist eine Elektrode des ersten Ladungsspeicherbereichs 2, während 2b ein

·" mit der Elektrode 2a verbundener Spannungszufuhranschluß ist; 3a ist eine Elektrode des zweiten Ladungsspeicherbereichs 3, während 3b ein mit der Elektrode 3a verbundener SpannungsZufuhranschluß ist. An diese Anschlüsse 2b und 3b wird eine (auf Zeile (b) in

Fig. 3 gezeigte) Spannung V₁ angelegt, um eine Potentialmulde in dem jeweiligen ersten bzw. zweiten Speicherelement 2.. bzw. 3.. zu bilden; 4 und 5 sind ein erster und ein zweiter Steuerschaltbereich, die jeweils zwischen dem optischen Fühlerbereich und dem ersten La-

dungsspeicherbereich 2 bzw. zwischen dem optischen Fühler-

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bereich 1 und dem zweiten Ladungsspeicherbereich 3 angeordnet sind, um die übertragung der von dem optischen Fühlerbereich 1 erzeugten Ladung entweder zum ersten oder zum zweiten Ladungsspeicherbereich zu steuern; 4a ist eine Elektrode des ersten Steuerschaltbereichs 4, während 4b ein mit dem Elektrode 4a verbundener Spannungszufuhranschluß ist; 5a ist eine Elektrode des zweiten Steuerschaltbereichs 5, während 5b ein mit der Elektrode 5a verbundener Spannungszufuhranschluß ist. An diese Anschlüsse 4b und 5b werden (auf den Zeilen (c) bzw. (d) in Fig. 3 gezeigte) Schaltimpulse cÄG bzw. ^G angelegt; 6 und 7 sind ein erster bzw. ein zweiter Verschiebungsschaltbereich zum jeweiligen Abnehmen der an dem ersten Ladungs-

■5 Speicherbereich 2 bzw. dem zweiten Ladungsspeicherbereich 3 gespeicherten Ladungen; 6a ist eine Elektrode des ersten Verschiebungsschaltbereichs, während 6b ein mit der Elektrode 6a verbundener Spannungszufuhranschluß ist; 7a ist eine Elektrode des zweiten Ver-

^ζυ Schiebungsschaltbereichs 7, während 7b ein mit der Elektrode 7a verbundener Spannungszufuhranschluß ist. An diese Anschlüsse 6b und 7b wird ein (auf Zeile (e) in Fig. 3 gezeigter) Schaltimpuls ^S angelegt; 8 und 9 sind ein erster und ein zweiter Vorverstärkerbereich

zur Umsetzung der aus dem ersten bzw. zweiten Ladungsspeicherbereich 2 bzw. 3 über den Verschiebungsschaltbereich 6 bzw. 7 entnommenen Speicherladungen in Spannungen; die Vorverstärkerbereiche können Verstärkerbereiche mit erdfreier bzw. verbindungsfreier

Diffusion (FDA-Vorverstärkerbereiche) aus einem Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor bzw. MOS-FET für die Signalausgabe und einem MOS-FET für die Ladungslöschung bzw. Entladung sein; 8a, 8b und 8c sind Spannungszufuhranschlüsse des ersten Vorverstärkerbereichs 8; 9a, 9b und 9c sind Spannungszufuhranschlüsse des zweiten

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Vorverstärkerbereichs 9. An die Anschlüsse 8a und 9a wird eine Ausgangstransistor-Drain-Spannung V_n angelegt, an die Anschlüsse 8b und 9b wird pin (auf Zeile (f) in Fig. 3 gezeigter) Schaltimpuls 0C für das Gate des Lösch- bzw. Entlade-FET angelegt und an die Anschlüsse 8c und 9c wird eine Ladungskopplungs-Drain-Spannung V_CD für den Entlade-FET angelegt. Bekanntermaßen entsprechen diese Vorverstärkerbereiche 8 und 9 denjenigen bei gewöhnlich erhältlichen ladungsgekoppelten Schaltungen (CCD), so daß daher die Beschreibung nicht über das Blockschema hinausgeht. 10 ist ein beispielsweise in MOS-Form aufgebauter Differenzverstärkerbereich zur Erzielung einer Differenz zwischen den Ausgangssignalen des ersten und des zweiten Vorver-Stärkerbereichs 8 und 9, wobei beispielsweise der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Differenzverstärkerbereichs mit dem Ausgang des ersten Vorverstärkerbereichs 8 verbunden ist, während der invertierende Eingang mit dem Ausgang des zweiten Vorverstärkerbereichs 9 verbunden ist; 10a und 10b sind Spannungszufuhranschlüsse des Differenzverstärkerbereichs 10, während 10c ein Ausgangsanschluß desselben ist. An die Anschlüsse 10a und 10b werden Spannungen +Vcc bzw. -Vcc angelegt. Die Ausgangsspannung des Differenzver-Stärkerbereichs 10 erscheint an dem Anschluß 10c. Obgleich der Differenzverstärkerbereich 10 als auf dem gleichen Mikroplättchen aufgebaut dargestellt ist, ist es natürlich möglich, den Bereich in Form eines von der optischen Sensorvorrichtung PSD₁ getrennten

Mikroplättchens aufzubauen. Da dies einem herkömmlich erhältlichen Differenzverstärker entspricht, der in Form einer integrierten Schaltung herstellbar ist, erfolgt mit Ausnahme der Darstellung durch Blöcke keine weitere Beschreibung. 15 ist eine Kanalsperre zum Verhindern einer Diffusion bzw. Ausbreitung der in den durch Schräglinien in Fig. 2 gezeigten Teilen der Vorrichtung ausgebildeten Potentialmulden. ET ist ein

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Erd- bzw. Masseanschluß, der mit einem Substrat der optischen Sensorvorrichtung verbunden ist.

Nachstehend wird der Querschnittsaufbau der optisehen Sensorvorrichtung PSD. insbesondere an dem optischen Fühlerbereich 1, den Steuerschaltbereichen 4 und 5 und den Ladungsspeicherbereichen 2 und 3 anhand der Fig. 2 beschrieben. In dieser Figur ist 11 das Substrat der optischen Sensorvorrichtung PSD., wie beispielsweise ein p-Si-Substrat; 12A ist eine erste Isolierschicht aus SiO₂, die mittels des chemischen Dampfablagerungs-Hochtemperatur-OxidationsVerfahrens (CVD-Oxidationsverfahrens) oder dgl. auf dem Substrat 11 ausgebildet ist und auf der als η -Polykristall-Si-Schichten die Fühlerbereich-Elektrode 1a und die Speicherbereich-Elektroden 2a und 3a gebildet sind; 12B ist eine zweite Isolierschicht aus dem gleichen SiO^-Material, die auf der ersten Isolierschicht 12A so ausgebildet ist, daß sie die Elektroden 1a, 2a und 3a bedeckt. Zum Anbringen der vorstehend beschriebenen Schaltbereich-Elektroden 4a und 5a wird durch Photoätz-Maßnahmen oder dgl. die zweite Isolierschicht 12B teilweise entfernt, wonach dann über den geätzten Ausnehmungen eine η -Polykristall-Si-Dünnschicht abgelagert wird; 12C ist eine dritte Isolierschicht aus dem gleichen SiO^-Material, die auf der zweiten Isolierschicht 12B so ausgebildet ist, daß sie die Elektroden 4a und 5a bedeckt; 13 ist eine Lichtabschirmschicht, die mittels des Vakuumablagerungs-Verfahrens als eine dünne Schicht aus Metall wie Al an der ganzen Oberfläche der dritten Isolierschicht 12C mit Ausnahme eines der Elektrode 1a entsprechenden Bereichs 13a ausgebildet ist. Dieser Bereich 13a der Liöhtabschirmschicht 13 wird mittels eines Photoätz-

Verfahrens entfernt, um damit ein Fenster 13a für das

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einfallende Licht zu bilden; 14 sind η -Zonen, die durch Eindiffusion von Phosphor oder einem anderen geeigneten Dotierungsmittel in das p-Si-Substrat 11 in den den Elektroden 2a und 3a entsprechenden Zonen so gebildet sind, daß die Potentialmulden in den Speicherelementen 2. und 3- zueinander symmetrisch werden. Die vorstehend beschriebenen Kanalsperren werden durch Eindotieren von Verunreinigungen in das Substrat 11 gebildet und stellen bei dem p-Si-Substrat ρ -Zonen dar. Obzwar dies hier nicht gezeigt ist, ist der Innenaufbau eines jeden der Verschiebungs-Schaltbereiche 6 und 7 gleichartig demjenigen der Steuer-Schaltbereiche 4 und 5.

Es ist anzumerken, daß die Dicke der Elektrode 1a an dem optischen Fühlerbereich gewöhnlich die Größenordnung von ungefähr 400 nm hat, so daß Licht im sichtbaren Bereich durchgelassen wird; durch geeignetes Ändern dieser Dicke ist es jedoch möglich, einen ge-

*" wünschten Spektral-Wellenlängenbereich zur Verwendung als Projektionslicht zu wählen, wie z.B. Licht im Infrarotbereich oder nahem Infrarotbereich, wozu die Dicke gegenüber der üblichen Dicke gesteigert werden muß.

Nachstehend wird die Wirkungsweise der optischen

Sensorvorrichtung PSD₁ beschrieben. Zunächst werden Norm-Spannungswerte für die vorstehend beschriebenen verschiedenen Signale V_p, V₁, <fi_Ql 0g, φ₅, Vp, φ^, ν,-,ρ. und V₁-,,-, in Form einer Liste aufgeführt, die zur

^{CD CC}

Ansteuerung der Sensorvorrichtung notwendig sind:

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Photoschaltspannung V_p 4 V

Speicherbereich-Spannung V₁ 8 V

Taktspannung (hoher Pegel) der Schaltimpulse jz$_G und φρ 2 V

Taktspannung (hoher Pegel)

der Verschiebungs-Schaltimpulse

*s 4 ν

Ausgangsstufentransistor-Drain-

Spannung V_D 20 V

Taktspannung (hoher Pegel) der Entlade-Schaltimpulse φ_η 4 V ^u

CCD-Drain-Spannung Vp₀ 6 V

Speisespannung +_ V_nc des Differenzverstärkerbereichs 10 +5 bis 15 V

Es ist anzumerken, daß diese Werte auf der Spannung des Substrats basieren und wie bei der gewöhnlichen ladungsgekoppelten Schaltung von diesen Signalen die Signale V_, jjG, <ßG, ^S und <ßC keine Spannung niedrigen Pegels unterhalb von 0,0 V anzunehmen brauchen.

Nimmt man beim Betrieb der derart aufgebauten Vorrichtungan, daß der optische Fühlerbereich 1 und der erste und der zweite Ladungsspeicherbereich 2 bzw. 3 über die jeweiligen Anschlüsse 1b, 2b und 3b mit den

jeweils in Fig. 3(a) und 3(b) gezeigten Spannungen Vp bzw. V_T gespeist werden, so entstehen an diesem optischen Fühlerbereich 1 bzw. den LadungsSpeicherbereichen 2 und 3 in dem Sensorelement 1₁ bzw. den Speicherelemente 2- und 3. jeweils Potentialmulden gemäß der Darstellung in Fig. 4(a) (wobei aufgrund des Anbringens der η -Zonen 14 entsprechend den Bereichen der Speicherelemente 2. und 3.. die Potentialmulden in den Speicherelementen 2. und 3. tiefer als die Potentialmulde in dem Sensorelement I₁ sind, wobei sie zu letzterer symmetrisch sind). Wenn dann durch das Fenster 13a Licht eintritt, erzeugt der optische Fühler-

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■ bereich 1 eine diesem einfallenden Licht entsprechende Ladung, die gemäß der Darstellung in Fig. 4(a) in der Potentialmulde in dem Sensorelement 1.. gespeichert wird. Wenn während dieser Zeit eine vorbestimmte Spannung beispielsweise zuerst über den Anschluß 4b an den ersten Steuerschaltbereich 4 angelegt wird, wird eine Potentialmulde geschaffen (die tiefer als diejenige im Sensorelement I₁, jedoch seichter als diejenige im Speicherelement 2- ist), um damit einen Potentialgradienten

'Ο von dem optischen Fühlerbereich 1 weg herunter zu dem Ladungsspeicherbereich 2 zu bilden. Auf diese Weise kann gemäß der Darstellung in Fig. 4(b) die zu dieser Zeit in dem Sensorelement 1₁ erzeugte Ladung über den ersten Steuerschaltbereich 4 zu dem ersten Ladungs-

■5 Speicherbereich 2 fließen, wo sie in der Potentialmulde in dem Speicherelement 2.. gespeichert wird.

Wenn dann als nächstes die Zufuhr der Spannung

zum ersten Steuerschaltbereich 4 unterbrochen wird und

die Spannung über den Anschluß 5b an den zweiten Steuerschaltbereich 5 angelegt wird, wird zu dieser Zeit gemäß der Darstellung in Fig. 4(c) ein umgekehrtes Ergebnis herbeigeführt, da eine Potentialmulde geschaffen wird (die auf gleiche Weise wie bei dem ersten Steuer-

schaltbereich 4 tiefer als diejenige im Sensorelement I₁ ist, jedoch seichter als diejenige in dem zweiten Speicherelement S₁ ist), um einen Potentialgradienten von dem optischen Fühlerbereich 1 zu dem zweiten Ladungsspeicherbereich 3 hin zu schaffen, so daß die zu dieser Zeit in dem Sensorelement 1₁ erzeugte Ladung über den Steuerschaltbereich 5 in den zweiten Ladungsspeicherbereich 3 abgeleitet wird und in der Potentialmulde im Speicherelement 3.. gespeichert wird (wobei der sich ergebende Zustand in Fig. 4(c) gezeigt ist').

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Daher bewirkt unter Anlegen der Spannungen V und V_x an den optischen Fühlerbereich 1 bzw. die Ladungs-Speicherbereiche 2 und 3 das Anlegen der Schaltimpuls-Folgen ^G und 0G über die jeweiligen Anschlüsse 4b und 5b an den ersten bzw. zweiten Steuerschaltbereich 4 bzw. 5 die Bildung bzw. Aufhebung der Potentialmulden in diesen Steuerschaltbereichen 4 und 5 in abwechselnder Gegenläufigkeit· Auf diese Weise wird eine kontinuierliche Folge von im optischen Fühlerbereich 1 erzeugten Ladungen abwechselnd in den ersten bzw. den zweiten Ladungs-Speicherbereich 2 bzw. 3 herausgeführt und jeweils in dem Speicherelement 2₁ bzw. 3.. gesammelt. Nach mehrfachem Wiederholen der abwechselnden Übertragung der vom optischen Fühlerbereich 1 erzeugten Ladung zu dem

'5 ersten und dem zweiten Ladungsspeicherbereich 2 und 3 wird dann unter geeigneter zeitlicher Beziehung der in Fig. 3(e) gezeigte Verschiebungs-Schaltimpuls 0S über die Anschlüsse 6b und 7b an den ersten und den zweiten Verschiebungs-Schaltbereich 6 und 7 angelegt,

^ζυ während synchron hierzu die Spannung V_T an dem ersten und dem zweiten Ladungsspeicherbereich 2 und 3 zeitweilig auf niedrigen Pegel abgesenkt wird, wodurch während der Ausbildung von Potentialmulden in dem ersten und dem zweiten Verschiebungs-Schaltbereich 6 und 7 die Potentialmulden in den Speicherelementen 2. und 3.. aufgehoben werden, damit die an den Speicherelementen 2* und 3* gesammelten und gespeicherten Ladungen entnommen werden können. Es ist anzumerken, daß bei der Entnahme der Ladungen die Schaltimpulse ^G und 0G

gemäß der Darstellung in Fig. 3(c) und (d) auf niedrigem Pegel gehalten werden, da sonst die Ladungen an den LadungsSpeicherbereichen 2 und 3 zu dem optischen Fühlerbereich 1 zurückfließen würden, da in den Steuerschal tbereichen die Potentialmulden ausgebildet wären.

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' Nach der Entnahme über diese Verschiebungs-Schaltbereiche 6 und 7 fließen die an den Ladungsspeicherbereichen 2 und 3 gespeicherten Ladungen in den ersten bzw. zweiten Vorverstärkerbereich 8 und 9, wobei zu dieser Zeit die Source des Signalausgangs-FETs in einem jeweiligen dieser Vorverstärkerbereiche 8 und 9 eine Spannung erzeugt, die proportional zu der in den jeweiligen einzelnen Vorverstärkerbereich 8 und 9 eingeführten Ladungsmenge ist. Danach werden die dabei auf-'" tretenden Ausgangssignale der Vorverstärkerbereiche 8 und 9 an den Differenzverstärkerbereich 10 angelegt, der ein Ausgangssignal hat, das de_m Unterschied zwischen den Signalen entspricht. Dieses Ausgangssignal tritt an dem

Anschluß 10c auf.
15

Wenn sich daher die von dem optischen Fühlerbereich 1 während der Zeit der Entnahme in den ersten Ladungsspeicherbereich 2 (d.h. während der Zeit hohen Pegels des Schaltimpulses oiG an dem ersten Steuerschaltbereich

4) empfangene Lichtmenge von der vom optischen Fühlerbereich 1 während der Zei,t der Entnahme in den zweiten Ladungsspeicherbereich 3 (d.h. während der Zeit hohen Pegels des Schaltimpulses <j>G an dem zweiten Steuerschaltbereich 5) empfangenen Lichtmenge unterscheidet, also

beispielsweise die erstgenannte Lichtmenge größer als die letztgenannte ist, so ist die an dem ersten Ladungsspeicherbereich 2 gespeicherte Ladungsmenge größer als die an dem zweiten Ladungsspeicherbereich 3 gespeicherte, so daß daher die Ausgangsspannung des ersten Vorverstärkerbereichs 8 höher als die Ausgangsspannung des zweiten Vorverstärkerbereichs 9 ist, wodurch der Differenzverstärkerbereich 10 entsprechend der Darstellung in Fig. 3(i) eine Ausgangsspannung erzeugt, die dem Unterschied zwischen den Ausgangsspannungen der beiden Vor-Verstärkerbereiche 8 und 9 entspricht.

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Danach wird unter geeigneter zeitlicher Beziehung der Verschiebungs-Schaltimpuls an den Verschiebungs-Schaltbereichen 6 und 7 von hohem auf niedrigen Pegel zurückgebracht und synchron hierzu die Spannung V an den Ladungsspeicherbereichen 2 und 3 von dem niedrigen Pegel auf den vorangehend beschriebenen vorbestimmten Spannungspegel zurückgebracht, wodurch unter Aufhebung der Potentialmulden in den Verschiebungs-Schaltbereichen 6 und 7 an den Ladungsspeicherbereichen 2 und 3 wieder die Potentialmulden gebildet werden. Wenn daher danach wieder die Schaltimpulse $G und pG wieder an die Steuerschaltbereiche 4 und 5 angelegt werden, wiederholen sich die vorstehend beschriebenen Betriebsvorgänge.

Es ist anzumerken, daß nach der Entnahme der an den Ladungsspeicherbereichen 2 und 3 gespeicherten Ladungen in geeigneter zeitlicher Steuerung der Entlade-Schaltimpuls <f>C gemäß der Darstellung in Fig. 3 (f) an die Vorverstärkerbereiche 8 und 9 angelegt wird, wodurch die in die Vorverstärkerbereiche 8 und 9 eingeleiteten Ladungen in die jeweiligen Drains der Entlade-FETs in den Vorverstärkerbereichen 8 und 9 abgeleitet werden. Wie aus den Fig. 3(e) bis (h) ersichtlich ist, ist die Zeitdauer der Ausgangssignale der Vorverstärkerbereiche 8 und 9 ein Zeitintervall vom Anstieg des Verschiebungs-Schaltimpulses OS bis zum Anstieg des Entlade-Schaltimpulses <fic.

Nachstehend wird eine Zeitsteuerschaltung bzw. Zeit— geberschaltung für die Erzeugung der vorstehend beschriebenen Signale V-, ^G, j>G, dS und 6C beschrieben, die zur Ansteuerung der vorstehend beschriebenen optischen Sensorvorrichtung PSD₁ notwendig sind. Die Fig. 5 zeigt ein Beispiel für diese Zeitgeberschaltung. In dieser

^OJ Figur ist OSC ein Oszillator zur Erzeugung einer Takt-

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impulsfolge; CNT ist ein Binärzähler in Flankenabfall-Synchronisier-Ausführung zum Zählen der Ausgangsimpulse des Oszillators OSC; NAG ist ein NAND-Glied zur Bildung der NAND-Verknüpfung aus Ausgangssignalen QB, QC und QD des Zählers CNT; AG₁ ist ein UND-Glied für die Bildung der UND-Verknüpfung aus dem Ausgangssignal des NAND-Glieds NAG und des mittels eines Inverters IV₁ invertierten Ausgangssignals QA des Zählers CNT; AG₂ ist ein UND-Glied zur Bildung der UND-Verknüpfung aus dem Ausgangssignal des NAND-Glieds NAG und dem Ausgangssignal QA des Zählers CNT; NOG ist ein NOR-Glied zur Bildung der NOR-Verknüpfung aus dem Ausgangssignal des NAND-Glieds NAG und dem Ausgangssignal des Inverters IV.. ; DL.. ist eine Verzögerungsschaltung, die das Ausgangssignal des NOR-Glieds NOG um eine Zeitdauer t?.. verzögert; IV₂ ist ein Inverter zur Inversion des Ausgangssignals der Verzögerungsschaltung DL.. ; DL~ ist eine Verzögerungsschaltung, die das Ausgangssignal des NOR-Glieds NOG um eine Zeitdauer Tj verzögert (wobei "c"- "> 2".. ist) .

Beim Betrieb der Schaltung nach Fig. 5 wird der Oszillator OSC zum Schwingen unter Produktion der in Fig. 6(a) gezeigten Folge von Taktimpulsen eingeschaltet, welche mittels des Zählers CNT gezählt werden. Die Ausgangssignale QA, QB, QC und QD wechseln gemäß der Darstellung in den Fig. 6(b), (c), (d) und (e), so daß daher das NAND-Glied NAG ein Ausgangssignal gemäß der Darstellung in Fig. 6(f) erzeugt. Daher erzeugen während dieser Zeit die UND-Glieder AG₁ und AG_?

on '

^ou Ausgangssignale gemäß der Darstellung in Fig. 6(g) bzw. (h), während das NOR-Glied NOG ein Ausgangssignal gemäß der Darstellung in Fig. 6(i) erzeugt. Ferner erzeugt während dieser Zeit die Verzögerungsschaltung DL₁ ein Ausgangssignal gemäß Fig. 6(j), das gegenüber

dem Ausgangssignal des NOR-Glieds NOG um die Zeitdauer Z^₁ verzögert ist; der Inverter IV^ erzeugt ein Ausgangs-

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' signal gemäß der Darstellung in Fig. 6(k). Andererseits erzeugt die Verzögerungsschaltung DL_? ein Ausgangssignal, das gemäß der Darstellung in Fig. 6(1) gegenüber dem Ausgangssignal des NOR-Glieds NOG um die Zeitdauer X verzögert ist.

Die vorstehend beschriebenen verschiedenen Ausgangssignale aus den UND-Gliedern AG., und AG«, der Verzögerungsschaltung DL., dem Inverter IV2 und der Ver-

^O zögerungsschaltung DL- können daher als Bezugszeitsteuerungssignale (pG, ^G, (pS_r V_T und fic verwendet werden, um nach Einstellung der Spannungen dieser Signale beispielsweise gemäß der vorstehend angegebenen Liste der Normal-Spannungswerte die Schaltimpulse i>G und j&G,

'5 die Verschiebungs-Schaltimpulse ^S, die Speichersteuerungs-Spannung V₁ und die Entlade-Schaltimpulse fC zu erzielen.

Es ist anzumerken, daß bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Anzahl der Zyklen der abwechselnden Ladungsübertragungsvorgänge aus dem optischen Fühlerbereich 1 zu dem ersten und dem zweiten Ladungsspeicherbereich 2 und 3 vor der Entnahme der

in den Bereichen 2 und 3 gespeicherten Ladungen größer nc

als eins ist; selbstverständlich kann jedoch die · Zyklus-Anzahl nur eins sein und die Periode eines jeden Zyklus irgendeinen beliebigen Wert annehmen. Weiterhin sind bei dieser Ausführungsform die Schaltimpulse ^G und d>G für die Steuerschaltbereiche 4 und 5 so ausge-

bildet, daß sie gemäß der Darstellung in Fig. 3(c) und (d) eine Kurvenform, mit einem Einschaltverhältnis .50 % haben, so daß im Sinne der in Fig. 4 gezeigten Potentiale eine Folge der Schritte (b) —& (c) —*- (b)

(c) —»► . . . herbeigeführt wird. Unter der Voraussetzung 35

einer geeigneten Zeitsteuerung können als diese Schalt-

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impulse ^G und pG die in Fig. "6 (a) gezeigten Impulse des Oszillators OSC verwendet werden, obgleich deren Einschaltverhältnis kleiner als 50 % ist. In diesem Fall wird die erzeugte Ladung für eine Zeitdauer in der Potentialmulde in dem Sensorelement 1.. belassen, so daß die Schrittfolge zu (a) —*- (b) —*■ (a) —*■ (c) (a) —*■ (b) —*■ wird.

Es ist anzumerken, daß die vorstehende Beschreibung auch bei den folgenden Ausführungsbeispielen der Sensorvorrichtung anwendbar ist.

Es ist ersichtlich, daß, da das erste Ausführungsbeispiel der optischen Sensorvorrichtung die vorstehend

■5 beschriebenen Funktionen und Baumerkmale hat, diese optische Sensorvorrichtung PSD₁ beispielsweise sehr gut bei der vorangehend beschriebenen automatischen Entfernungsmeßeinrichtung gemäß der JP-PS Sho 52-19091 anwendbar ist. Im einzelnen wird die vor-

^zu stehend beschriebene Sensorvorrichtung PSD. als photoelektricher Lichtempfänger in Verbindung mit beispielsweise einer Maske mit einer Dreiecköffnung oder einem Graufilter-Streifen, dessen Dichte sich mit der Länge ändert, in Anordnung vor dem Fenster 13a in der Licht-

abschirmschicht 13 der Sensorvorrichtung verwendet; dadurch ändern sich mit veränderter Objektentfernung die Einfallpunkte der beiden Lichtstrahlenbündel auf die Lichtempfangsflache, wodurch sich die durch das eine Lichtstrählenbündel in dem optischen Fühlerbereich

1 erzeugte Ladung in ihrer Menge von der auf dem anderen Lichtstrahlenbündel beruhenden unterscheidet (was allgemein als Lageerfassungsfunktion bezeichnet wird). Zugleich wird die Frequenz der Taktimpulse aus dem Oszillator OSC in Fig. 5 so gewählt, daß sie der Zerhackerperiode für die abwechselnde Wahl des Einfalls der beiden Lichtstrahlenbündel auf die Fläche des Bereichs 1 mittels

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' des Drehzerhackers entspricht. Auf diese Weise werden die beiden Lichtstrahlenbündel in zeitlicher Aufeinanderfolge auf den optischen Fühlerbereich 1 gerichtet, wobei eine erste Folge von Ladungen von dem Fühlerbereich 1 zu dem ersten Ladungsspeicherbereich 2 übertragen wird, während eine zweite Folge von Ladungen zu dem zweiten Ladungsspeicherbereich 3 übertragen wird. Danach werden in geeigneter zeitlicher Steuerung die den an dem ersten bzw. dem zweiten Ladungsspeicherbereich

'0 2 bzw. 3 gesammelten Ladungsmengen entsprechenden Spannungen an den Differenzverstärker angelegt, um eine Spannungsdifferenz zu erzielen (die nämlich dem integrierten Wert eines Signals entspricht, das den Unterschied zwischen den Einfallpunkten der beiden Licht-

'5 strahlenbündel an dem Fenster 13a für das einfallende Licht darstellt). Durch Erfassung des Pegels dieser an dem Ausgangsanschluß 10c auftretenden Differenzspannung ist es möglich, die Entfernung zu dem Zielobjekt auszudrücken, auf das die Einrichtung gemäß der JP-PS

^ζυ Sho 52-19091 gerichtet ist. Da ferner in diesem Fall die impulsförmigen Lichtsignale gemäß der vorangehenden Beschreibung unter Integration gesammelt werden, können viele Vorteile erzielt werden, von denen einer darin besteht, daß die Erfassungs- bzw. Meßleistung beträcht-

lieh verbessert ist.

In Fig. 7 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der optischen Sensorvorrichtung gezeigt. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Sensorelemente

in dem optischen Fühlerbereich 1 gleich 2, so daß daher die entsprechende Anzahl der Speicherelemente in dem ersten sowie dem zweiten Ladungsspeicherbereich zu 2 wird. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist diese Sensorvorrichtung im wesentlichen aus zwei optischen Sensorvorrichtungen PSD₁ nach Fig. 1 in symmetrischer Zusammensetzung aufgebaut. In Fig. 7 sind die Teile,

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die mit den Bezugszeichen mit oder ohne Indices bezeichnet sind, die denjenigen in Fig. 1 und 2 entsprechen, gleich oder gleichartig den schon genannten. Falls es nicht einer besseren Erläuterung dieses Ausführungsbeispiels dient, ist daher ihre Beschreibung weggelassen.

In Fig. 7 ist die optische Sensorvorrichtung gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel allgemein mit PSD₂ bezeichnet. Es ist hierbei ersichtlich, daß gemäß der vorstehenden Beschreibung der optische Fühlerbereich

1 mit zwei Sensorelementen 1.. und 1„ ausgestattet ist, während der erste und der zweite Ladungsspeicherbereich

2 und 3 jeweils mit zwei Speicherelementen 2.. und 2₂ bzw. 3.J und 3„ versehen sind. Die Sensorelemente 1.. und 1₂ sowie die Speicherelemente 2., 2₂, 3.. und 3₂ sind unter Trennung durch jeweilige Kanalsperren 15.. ausgebildet, wobei die Sensorelemente 1., und 1₂ eine gemeinsame Elektrode 1a, die Speicherelemente 2. und eine gemeinsame Elektrode 2a und die Speicherelemente 3 und 3₂ eine gemeinsame Elektrode 3a haben. Ferner hat der erste Steuerschaltbereich 4 zwei Schaltelemente, die durch die Kanalsperre 15.. voneinander getrennt sind, um ein Abwandern bzw. Abfließen von Ladungen zu verhindern, wenn diese von den Sensorelementen 1.. und 1₂ zu den je-

weiligen Speicherelementen 2., bzw. 2₂ übertragen werden. Auf gleiche Weise hat der zweite Steuerschaltbereich 5 zwei Schaltelemente.

Die an den Speicherelementen 2₁, 2₉, 3_Λ und 3„

Of) IZlZ

gespeicherten Ladungen werden über jeweilige Verschiebungs-Schaltbereiche S^, 6₂, I^ bzw. 7₂ entnommen und dann mittels jeweiliger Vorverstärkerbereiche 8.., 8 , 9.. bzw. 9₂ in Spannungen umgesetzt, wobei jeder der Vorverstärkerbereiche ein Verstärkerbereich mit

erdfreiem bzw. "gleitendem" Gate ("floating gate amplification"- bzw. FGA-Ausführung) mit einem Spannungszufuhranschluß 8d ist, an den eine Gleichvorspanrrang V"fg (von beispielsweise 3,5 V) für den "gleitenden"

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Gatebereich angelegt wird. Der Differenzverstärkerbereich ist gleichfalls mit zwei Differenzverstärkern 10- und 10- versehen. Von diesen wird der erste Verstärker 1O₁ an seinem nichtinvertierenden Eingang mit dem Ausgangssignal des Vorverstärkerbereichs 8.. und an seinem invertierenden Eingang mit dem Ausgangssignal des Vorverstärkerbereichs 9₁ gespeist, so daß von dem Anschluß 10_c1 die als V_on_ _Ä bezeichnete Spannungsdifferenz zwischen diesen Ausgangssignalen abgegeben wird, während andererseits der zweite Differenzverstärker 1O₂ an seinem nichtinvertierenden Eingang mit dem Ausgangssignal des Vorverstärkerbereichs 8' und an seinem invertierenden Eingang mit dem Ausgangssignal des Vorverstärkerbereichs 92 gespeist wird, so daß von dem Ausgang 10^ die als bezeichnete Differenzspannung abgegeben wird.

Als Signale V_p, V₃., <fG, <j>G, 4$, V_Qf V_CD und ^C zur Betriebssteuerung der optischen Sensorvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel können diejenigen für die Sensorvorrichtung PSD₁ nach dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden.

Bei der so aufgebauten Sensorvorrichtung wird auf die Ansteuerung mittels der vorstehend genannten verschiedenen Signale auf gleiche Weise wie es in Verbindung mit der Sensorvorrichtung PSD₁ nach dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, die in dem Sensorelement I₁ erzeugte Ladung abwechselnd an den Speicherelementen 2₁ und 3.. gesammelt, während zugleich getrennt bzw» isoliert davon die in dem Speicherelement λ2 erzeugte Ladung in den Speicherelementen 2₂ und 3₂ gesammelt wird. Danach werden gemäß den vorstehenden Ausführungen die in den Speicherelementen 2,, 2~i -3- und 3y gespeicherten Ladungen über die Verschiebungs-

^OJ Schaltbereiche 6-, 6₂, T. bzw. 1„ entnommen und den Vor-

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Verstärkerbereichen 8.., 8-, 9₁ bzw. 9₂ zugeführt, wobei den an den Speicherelementen gesammelten Ladungsmengen entsprechende Spannungen erzeugt werden. Auf diese Weise erzeugt der erste Differenzverstärker 1O₁ eine Spannung, die die Differenz zwischen den Ausgangsspannungen der Vorverstärkerbereiche S₁ und 9-, d.h. die Differenz zwischen den an den Speicherelementen 2. und 3- gesammelten Ladungsmengen darstellt, wobei diese Spannung mit V _ÜT bezeichnet wird und an dem Ausgangsanschluß 1Op., erscheint. Andererseits erzeugt der zweite Differenzverstärker 1O₂ eine Spannung, die die Differenz zwischen den Ausgangsspannungen der Vorverstärkerbereiche 8„ und 9₂, d.h. die Differenz zwischen den an den Speicherelementen 2₂ und 3„ gesammelten Ladungsmengen darstellt, wobei diese Spannung Vqtjt-b ^an ^^{em AuS(}J^ani?^sanschl^uß ^^oc2 auftritt.

Daher erweist sich diese optische Sensorvorrichtung PSD₂ gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel als

sehr gut zur Verwendung als photoelektrischen Lichtempfänger bei einer automatischen Entfernungsermittlungs- und Scharfeinstellungs-Ermittlungseinrichtung, wie sie in der US-PS 3 999 192 beschrieben ist. Im einzelnen können beispielsweise die Bezugs-Taktimpulse aus dem Oszillator OSC in der Schaltung nach Fig. 5 zur Steuerung des Einschaltens des Lichtprojektors in der Einrichtung verwendet werden, so daß die in dem Sensorelement I₁ erzeugten aufeinanderfolgenden Ladungen, die auftreten, wenn der Lichtprojektor eingeschaltet

ist, an dem Speicherelement 2.. gesammelt werden können und die anderen Ladungen an dem Speicherelement 3-gesammelt werden können, während die von dem zweiten Sensorelement 1_? erzeugten aufeinanderfolgenden Ladungen auf ähnliche Weise unter Trennung voneinander in Abhängig-

keit vom Einschaltzustand oder Ausschaltzustand des Lichtprojektors an den Speicherelementen 2_? und 3„ ge-

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sammelt werden können. Auf diese Weise erzeugt der Differenzverstärker 10.. eine Ausgangsspannung, die die Ladung darstellt, die ausschließlich dem Projektionslicht an dem Sensorelement 1^ entspricht, während der Differenzverstärker 10« eine Ausgangsspannung erzeugt, die die Ladung darstellt, die auf gleiche Weise ausschließlich dem Projektionslicht an dem zweiten Sensorelement 1 ~ entspricht. Durch Erfassung, ob diese Spannungen miteinander übereinstimmen oder nicht, kann die Entfernungserfassung oder Scharfeinstellungserfassung unter den Bedingungen erfolgen, daß die auf das Umgebungslicht zurückzuführende Störkomponente völlig ausgeschaltet ist; dadurch erfolgt die Erfassung mit gesteigerter Genauigkeit. Da ferner in diesem Fall gemäß den vorstehenden Ausführungen die Signale integriert und gespeichert werden, können manche Vorteile erzielt werden, zu denen der zählt, daß die Erfassungsleistung bzw. Meßleistung beträchtlich verbessert ist.

Als nächstes wird anhand der Fig. 8 ein drittes Ausführungsbeispiel der optischen Sensorvonrichtung beschrieben. Dieses dritte Ausführungsbeispiel weist als Merkmal auf, daß die Anzahl der Sensorelemente in dem optischen Fühlerbereich weiter auf η gesteigert

^ΔΌ ist. In der Figur ist die Sensorvorrichtung allgemein mit PSD^ bezeichnet, während ihr optischer Fühlerbereich 1 mit η Sensorelementen ausgestattet ist, die unter Trennung bzw. Isolierung voneinander mittels der Kanalsperren 15 ausgebildet sind. Ferner sind dement-

sprechend der erste und der zweite Ladungsspeicherbereich 2 und 3 jeweils mit η Speicherelementen 2* bis 2 ja bzw. 3.. bis 3n versehen, die unter Trennung durch Kanälsperren 15 ausgebildet sind, während auf gleiche Weise der erste und der zweite Steuerschalt-

bereich 4 bzw. 5 jeweils mit η Schaltelementen ausge-

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stattet sind, die unter Trennung mittels der Kanalsperren 15 ausgebildet sind. Es ist ferner anzumerken, daß auch die Verschiebungs-Schaltbereiche 6 und 7 jeweils mit η Schaltelementen versehen sind, die unter Trennung durch die Kanalsperren 15 ausgebildet sind, wobei sie jedoch eine gemeinsame Elektrode 6a bzw. 7a haben, während der vorangehend beschriebene Differenzverstärkerbereich weggelassen ist. Daher werden an den Speicherelementen 2* bis 2π nach Umsetzung in Spannungen durch jeweilige η Vorverstärker 8.. bis 8η sowie die an den Speicherelementen 3., bis 3Li nach Umsetzung in Spannungen durch jeweilige η Vorverstärker 9.. bis 9n parallel über Ausgangsanschlüsse 8e1 bis 8en bzw. 9e1 bis 9en ausgelesen (wobei die Vorverstärker 8.. bis 8n und 9.. bis 9n wie bei der optischen Sensorvorrichtung PSD^ des ersten Ausführungsbeispiels nach Fig. FDA-Vorverstärker bzw. Vorverstärker mit erdfreier oder "gleitender" Diffusion sind).

Ferner werden zur Ansteuerung dieser optischen Sensorvorrichtung PSD₃ die vorstehend beschriebenen Signale ohne weitere Änderungen verwendet. In diesem Fall stimmt der entsprechende Betrieb gänzlich mit demjenigen bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen mit der Ausnahme überein, daß die Ausgangsspannungen aus den Vorverstärkern S₁ bis 8n und 9^ bis 9n parallel abgegeben werden.

Es ist ersichtlich, daß die optische Sensorvor-^ου richtung gemäß diesem dritten Ausführungsbeispiel sehr gut zur Verwendung als photoelektrischer Lichtempfänger beispielsweise bei der in der JP-OS Sho 49-49625 beschriebenen Entfernungsmeßeinrichtung geeignet ist. Im einzelnen werden dabei die bei dem

Ausführungsbeispiel in dieser JP-OS gezeigten η Differenzverstärker in paarweiser Zuordnung mit den

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Vorverstärkern 8., bis 8n und 9. bis 9n zusammengeschaltet, während zugleich unter Verwendung der Bezugs-Taktimpulse aus dem Oszillator OSC in der Schaltung nach Fig. 5 das vom Lichtprojektor abgegebene Licht intermittierend geschaltet wird, wobei die Wiederkehrdauer des projizierten Lichts der Frequenz der Taktimpulse entspricht. Auf diese Weise werden von den in den Sensorelementen 1.. bis 1n erzeugten Ladungen die bei Lichtprojektion auftretenden an den entsprechenden der Speicherelemente 2 bis 2n gesammelt, während die anderen, bei fehlender Lichtprojektion auftretenden Ladungen jeweils an den Speicherelementen 3^ bis 3n gesammelt werden, wodurch an den jeweiligen einzelnen Ausgangsanschlüssen 8e1, 8e2, . .., 8en der Sensorvorrichtung PSD₃ Spannungen abgegeben werden, die proportional den Ladungen sind, die in den einzelnen Sensorelementen I₁, 1 ~, ..., 1n bei Projektion des Lichts erzeugt werden, während an den jeweiligen einzelnen Ausgangsanschlüssen 9e1, 9e2, ..., 9en Spannungen auftreten, die proportional den Ladungen sind, die in den einzelnen Sensorelementen 1., , 1₂/ ··-, 1n erzeugt werden, wenn kein Projektionslicht verwendet wird. Daher erzeugen dabei die einzelnen Differenzverstärker Spannungen, die auf die in den einzelnen Sensorelementen 1.. , 1₂, ·.·» 1n in alleiniger Übereinstimmung nur mit dem Projektionslicht erzeugten Ladungen zurückzuführen sind. Folglich kann die Aufgabe bei dieser JP-OS Sho 49-49625 gelöst werden. Auf diese Weise kann

die Entfernung zu dem Zielobjekt ohne Störung durch on

ümgebungslicht und daher mit hoher Genauigkeit gemessen werden. Darüber hinaus ergibt in diesem Fall die Integration und Speicherung der Signale die vorangehend beschriebenen Vorteile.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig.

und 10 ein viertes Ausführungsbeispiel der optischen Sensorvorrichtung beschrieben. Dieses vierte Ausfüh-

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rungsbeispiel unterscheidet sich vom dritten Ausführungsbeispiel dadurch, daß, während die Sensorvorrichtung PSD, die auf die in den einzelnen Speicherelementen 2w 2„, .·., 2n und 3.., 3~, ···! 3n gespeicherten Ladungen zurückzuführenden Ausgangssignale parallel abgibt, diese durch Verwendung von ladungsgekoppelten Analogschieberegistern seriell, d.h. in zeitlicher Aufeinanderfolge abgegeben werden.

In Fig. 9 ist die Sensorvorrichtung allgemein mit PSD₄ bezeichnet. Wie aus dem Vergleich mit Fig. ersichtlich ist, ist hier anzumerken, daß anstelle der Reihen von Vorverstärkern 8.. bis 8n und 9^ bis 9n in der vorangehend beschriebenen Sensorvorrichtung PSD, ladungsgekoppelte Analogschieberegister-Bereiche 16 und 17 mit Zweiphasenübertragung vorgesehen sind. Wenn die Anzahl der Sensorelemente in dem optischen Fühlerbereich 1 gleich η ist, wird die notwendige Anzahl von Bit-Elementen in diesen Schieberegister-Bereichen 16 und 17 beliebig auf mehr als 2n gewählt, jedoch sei hierzu zur Vereinfachung angenommen, daß die Anzahl gleich 2n + 2 ist. Ladungsgekoppelte Analogschieberegister dieser Art sind bekannt, so daß daher eine ausführliche Beschreibung ihres praktischen Aufbaus hier weggelassen ist!

16a sind einzelne Elektroden der jeweiligen Bit-Elemente in dem ersten Schieberegisterbereich 16; 16b ist ein Spannungszufuhranschluß, der mit den· Elektro- ^v den der geradzahligen Bit-Elementengruppe verbunden ist (wobei zur Vereinfachung die Zählung von dem in der Zeichnung am weitesten rechts dargestellten Bit-Element her erfolgt); 16c ist ein Spannungszufuhranschluß, der mit der ungeradzahligen Bit-Elementengruppe verbunden ist. An den Anschluß 16b werden (in

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Fig. 10 (e) gezeigte) übertragungs.taktimpulse φΛ angelegt, während an den Anschluß 16c (in Fig. 10(f) gezeigte) Übertragungstaktimpulse φ2 angelegt werden.

Auf gleiche Weise sind 17a Einzelelektroden der jeweiligen Bitelemente in dem zweiten Schieberegisterbereich 17; 17b ist ein Spannungszufuhranschluß, der mit den Elektroden einer geradzahligen Bitelementengruppe verbunden ist; 17c ist ein Spannungszufuhran-Schluß, der an eine ungeradzahlige Bit-Elementengruppe angeschlossen ist. Die Übertragungstaktimpulse φΛ bzw. φ2 werden an die Anschlüsse 17b bzw. 17c angelegt.

Von diesen Bit-Elementen in dem ersten Schiebe-'5 registerbereich 16 sind das erste, zweite, dritte, fünfte, siebte, ..., (2n-3)-te und (2n-1)-te Bit-Element elektrisch durch die Kanalsperren 15 von dem ersten Verschiebungs-Schaltbereich 6 isoliert, so daß die an den Speicherelementen 2₁ , 2₀, 2-., ..., 2n-1 ,

^ζυ 2·η gesammelten Ladungen über den ersten Verschiebungs-Schaltbereich 6 zu dem vierten, sechsten, achten, ..., (2n-2)-ten bzw. 2n-ten Bit-Element ausgegeben werden. Auf gleiche Weise sind von den Bit-Elementen in dem zweiten Schieberegisterbereich 17 das erste, zweite,

dritte, fünfte, siebte, ..., (2n-3)-te und (2n-1)-te Bit-Element mittels der Kanalsperren 15 elektrisch von dem zweiten Verschiebungs-Schaltbereich 7 isoliert, so daß die an den Speicherelementen 3.,, 32» 3.,, ..., 3n-1, 3n gesammelten Ladungen jeweils über den zweiten

Verschiebungs-Schaltbereich 7 zu dem vierten, sechsten, achten, ..., (2n-2)-ten bzw. 2n-ten Bit-Element ausgegeben werden. Die vorangehend beschriebenen Vorverstärkerbereiche 8 und 9 (die beide FDA-Vorverstärkerbereiche sind) sind jeweils mit den Schieberegisterbereichen 16 und 17 an deren vordersten bzw. Kopf-Bit-Elementen verbunden. Als Ladungslöschungs- bzw. Entlade-Schalt-

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impulse (joC) für diese Vorverstärkerbereiche 8 und werden die Übertragungstaktimpulse φλ verwendet.

Wie aus dem Zusammenhang der Impulse gemäß den Fig. 10(a), (b) und (c) ersichtlich ist, müssen die Zeitsteuerung des Abfalls der Speichersteuer-Spannung V₁ auf niedrigen Pegel und der Periode derselben sowie die Zeitsteuerung des Anlegens des Verschiebungs-Schaltimpulses fS sowie der Periode desselben mit dem einen Übertragungstaktimpuls φλ übereinstimmen, wobei die Periodenzeitdauer T der Speichersteuer-Spannung mehr als das 2n-fache der Periode des Ubertragungstaktimpulses άλ sein muß. Ferner muß in diesem Fall auch die Zeitsteuerung für das gleichzeitige Halten der Schaltimpulse pG und φΟ. auf niedrigem Pegel mit der Zeitsteuerung für die. Verschiebungs-Schaltimpulse pS übereinstimmen. Die Frequenz der Schaltimpulse <f>G und ^G ist in Fig. 10(b) und (c) als mit derjenigen der Übertragungstaktimpulse φ\ und j62 übereinstimmend gezeigt, jedoch ist hier anzumerken, daß dies nicht wesentlich ist, so daß irgendwelche beliebigen Änderungen vorgenommen werden können. Die Taktspannung (hohen Pegels) der Ubertragungstaktimpulse φλ und 02 kann beispielsweise 8 V annehmen.

Es ist ferner anzumerken, daß die Bezugszeitsteuerungssignale für die in Fig. 10 (a) bis (f) gezeigten verschiedenen Ansteuerungssignale durch eine geeignete

Abwandlung der Schaltung nach Fig. 5 erzielbar sind. 30

Wenn die optische Sensorvorrichtung PSD. mit derartigen Steuersignalen angesteuert wird, werden die an den Speicherelementen 2* , 2-, ..., 2n in dem ersten Ladungsspeicherbereich 2 gesammelten Ladungen über den

ersten Schieberegisterbereich 16 in zeitlicher Aufeinanderfolge zu dem Vorverstärkerbereich 8 übertragen,

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während die an den Speicherelementen 3., 3₂, ..., 3n in dem zweiten Ladungsspeicherbereich 3 gesammelten Ladungen über den zweiten Schieberegisterbereich 17 in gleicher.Aufeinanderfolge zu dem Vorverstärkerbereich 9 übertragen werden. Daher erzeugt der Vorverstärkerbereich 8 Ausgangssignale in Form von Impulsen mit Größen, die den an den Speicherelementen 2.. bis 2n angesammelten Ladungsmengen entsprechen und die in Übereinstimmung mit den Übertragungstaktimpulsen φ2 zeitlich versetzt sind, während der Vorverstärkerbereich 9 Ausgangssignale in Form von Impulsen abgibt, die den an den Speicherelementen 3., bis 3n gesammelten Ladungsmengen entsprechende Spannungen haben und die in Übereinstimmung mit den Übertragungstaktimpulsen <p2 zeitlich versetzt sind.

Ein Beispiel für die Verbindung der Ausgangsimpulse aus dem Vorverstärkerbereichen 8 und 9 mit den gleichzeitigen Ausgangsimpulsen aus dem Differenzverstärkerbereich 10 ist in den Fig. 10 (g), (h) und (i) für den Fall gezeigt, daß der optische Fühlerabschnitt 1 unter bestehender Beleuchtung mit Umgebungslicht eines bestimmten Pegels einem Punktlicht mit außerordentlich enger Einfallfläche ausgesetzt ist, das durch intermittierend projiziertes Licht unter Verwendung der in Fig. 10 (c) gezeigten Impulse gestaltet ist (wobei der hohe Pegel dieser Impulse zur Lichtabgabe führt, während der niedrige Pegel zu einer Unterbrechung der Lichtabgabe führt). Das in Fig. 10(g) gezeigte Ausgangssignal des Vorverstärkerbereichs 8 entspricht der

° zusammengesetzten Beleuchtung aus dem projizierten Licht und dem Umgebungslicht, während das in Fig. 10(h) gezeigte Ausgangssignal des Vorverstärkerbereichs 9 allein dem Umgebungslicht entspricht. Auf diese Weise gibt der Differenzverstärkerbereich 10 ein Aus-

gangssignal gemäß der Darstellung in Fig. 10 (i) ab,

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das allein dem projezierten Licht entspricht, da die auf das Umgebungslicht zurückzuführende Störkomponente aus dem Ausgangssignal des Vorverstärkerbereichs 8 beseitigt ist.

Schließlich wird unter Bezugnahme auf die Fig. 11 und 12 ein Beispiel für die Anwendung der Sensorvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel bei einer aktiven automatischen Entfernungseinstelleinrichtung in einer photographischen Kamera oder dergleichen beschrieben.

In Fig. 11 ist der Schaltungsaufbau dieser Einrichtung gezeigt. In dieser Figur ist 18 eine als Lichtprojektor dienende Leuchtdiode oder Laserdiode für die Abgabe von Licht beispielsweise im Infrarotbereich oder nahen Infrarotbereich; 19 ist eine Projektionslinse, die die Lichtstrahlen aus dem eingeschalteten Lichtprojektor 18 zu einem Strahlenbündel mit sehr kleiner Querschnittsfläche zusammenfaßt, das auf ein zu photogcaphierendes Objekt gerichtet wird; 20 ist eine Lichtsammellinse, die parallel zur Projektionslinse in Abstand um eine vorbestimmte optische Basis-Strecke d angeordnet ist, wobei gemäß der Darstellung in der Figur die optische Sensorvorrichtung PSD. hinter der Lichtsammellinse 20 so angeordnet ist, daß ihr nahe dem Ende liegender Teilbereich an der optischen Achse der Lichtsammellinse 20 angeordnet ist. Bei diesem

optischen Projektions- und Sammelsystem kehren die on
^ow von der Projektionslinse 19 auf das Objekt projezierten Lichtstrahlen nach Reflektion an diesem zur Lichtsammellinse 20 zurück, durch die sie auf den optischen Fühlerbereich 1 an einer von der Entfernung des Objekt abhängigen Stelle konvergiert werden (wobei hier beab-

sichtigt ist, die Objektentfernung aus der Konvergenzstelle des Punktlichts an dem optischen Fühlerbereich

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zu ermitteln).

21 ist ein Sensortreiber zur Ansteuerung der Sensorvorrichtung PSD-, der eine Spannungsversorgungsschaltung 22 für die Zufuhr der vorstehend beschriebenen Betriebs-Spannungen v_p, V_Q, V_CD und +_ Vcc sowie eine Ansteuerungsschaltung 23 für die Anlegen der vorstehend beschriebenen (in Fig. 10 (a) bis (f) gezeigten) Steuersignale V₁, jü5g, j6g, 0s, φλ und φ2 aufweist. Es ist anzumerken, daß die Ansteuerungsschaltung 23 aus der Zeitgeberschaltung nach Fig. 5 unter geeigneten Abwandlungen gemäß den vorstehenden Ausführungen in Verbindung mit einer Spannungsumsetzschaltung zum Sicherstellen der unterschiedlichen, in den Fig. 10(a) bis

(f) gezeigten Ansteuerungssignale aufgebaut werden kann.

24 ist eine Projektionslicht-Steuerschaltung, die auf die Steuerimpulse ^G wie beispielsweise aus der vorstehend genannten Ansteuerungsschaltung 23 durch Ein- und Ausschalten des Lichtprojektors 18 in der Weise anspricht, daß beispielsweise bei hohem Pegel der Impulse der Lichtprojektor 18 aufleuchtet, während bei niedrigem Pegel das Licht gelöscht bzw. ausgeschaltet ist; 25 ist eine Spitzenwert-Halteschaltung zur Speicherung des Spitzenwerts des Ausgangssignals V_QUT der Sensorvorrichtung PSD. (d.h., zum Speichern des Ausgangssignals des Differenzverstärkerbereichs 10); 26 ist eine Verzögerungsschaltung, die aus der Ansteuerungsschaltung 23 die Verschiebungs-Schaltimpulse 0S für die Sensorvorrichtung PSD. aufnimmt und diese um eine Zeitdauer "£ verzögert, wobei ihr Ausgangssignal an die Spitzenwert-Halteschaltung 25 angelegt wird, um den in dieser gespeicherten Wert zu löschen; 27 ist

^OJ eine Integrationszeit-Einstellschaltung zur Einstellung der Integrationszeit in der optischen Sensorvorrichtung, d.h. der Ladungssammlungszeit in dem ersten und dem zwei-

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ten Ladungsspeicherbereich 2 und 3 aufgrund des in der Spitzenwert-Halteschaltung 25 gespeicherten Spitzenwerts des Ausgangssignals der Sensorvorrichtung PSD^. Im Ansprechen auf die Verschiebungs-Schaltimpulse 0S nimmt die Einstellschaltung 27 das Ausgangssignal der Spitzenwert-Halteschaltung 25 auf und steuert die Funktion der Ansteuerungsschaltung 23 in der Weise, daß dann, wenn dieses Ausgangssignal einen vorbestimmten Pegel überschreitet, das periodische Intervall der Verschiebungs-Schaltimpulse <pS verkürzt wird, die von der Ansteuerungsschaltung 23 an die Sensorvorrichtung PSD. angelegt werden, während umgekehrt dann, wenn dieser Pegelbereich nicht erreicht wird, das periodische Intervall verlängert wird; 28 ist eine Abfrage/Halteschaltung, die auf die Übertragungstaktimpulse <f>2 als Abfragesignale durch Abfragen und Speichern des Ausgangssignals der Sensorvorrichtung anspricht. 29 ist ein Vergleicher, der das Ausgangssignal der Abfrage/Halteschaltung 28 mit demjenigen der Spitzenwert-Halteschaltung 25 vergleicht, wobei sein nichtinvertierender Eingang mit dem Ausgang der Abfrage/Halteschaltung 28 verbunden ist, während sein invertierender Eingang mit dem Ausgang der Spitzenwert-Halteschaltung 25 verbunden ist, so daß der Ausgang des Vergleichers 29 von hohem auf niedrigen Pegel wechselt, wenn das Ausgangssignal der Abfrage/Halteschaltung 28 niedriger als das Ausgangssignal der Spitzenwert-Halteschaltung 25 wird; 30 ist ein Binärzähler mit Flankenabfall-Synchronisierung, der

die Anzahl der von der Ansteuerungsschaltung 23 der Sensorvorrichtung PSD. zugeführten Ubertragungstaktimpulse j62 zählt und der durch die abfallende Flanke des Verschiebungs-Schaltimpulses ^S gelöscht wird? 31 ist eine Zwischenspeicherschalüung zum

zeitweiligen Speichern des Zählwerts des Zählers 30 im

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Ansprechen auf das Ausgangssignal des Vergleichers 29. Wenn das Ausgangssignal des Vergleichers 29 von hohem auf niedrigen Pegel wechselt, wird daher der Zählwert des Zählers 30 mittels der Zwischenspeicherschaltung 31 gespeichert. Auf diese Weise dient das Ausgangssignal dieser Zwischenspeicherschaltung 31 als ein Signal, das die Stelle der mittels der Lichtsammellinse 20 herbeigeführten Konvergenz des vom Objekt reflektierten Punktlichts an dem optischen Fühlerbereich 1, d.h. die Objektentfernung darstellt; 32 ist ein Aufnahmeobjektiv, das entlang seiner optischen Achse einstellbar ist; 33 ist eine Filmebene; 34 ist ein Elektromotor zur Verstellung des Aufnahmeobjektivs für die Entfernungseinstellung; 35 ist eine Stellungs-Signalgeberschaltung, die ein die Stellung des Aufnahmeobjektivs 32 darstellendes digitales Signal erzeugt und beispielsweise eine Gray-Code-Platte oder ein Potentiometer und einen Analog-Digital-Umsetzer aufweist; 36 ist ein Digitalvergleicher zum Vergleich des digitalen Ausgangssignals der StellungsSignalgeberschaltung 35 mit dem digitalen Ausgangssignal der Zwischenspeicherschaltung 31; 37 ist eine MotorSteuerschaltung, die den Motor 34 aufgrund des Ausgangssignals des Vergleichers 36 steuert; 38 ist eine Anzeigevorrichtung wie eine Leuchtdiode zur Anzeige des Scharfeinstellungszustands des Aufnahmeobjektivs 32; 39 ist eine Anzeigesteuerschaltung, die die Funktion der Anzeigevorrichtung 38 aufgrund des Ausgangssignals des Vergleichers 36 steuert. 40 ist eine Entfernungsanzeigevorrichtung,

^ου die aufgrund des Ausgangssignals der Zwischenspeicherschaltung 31 die Objektentfernung anzeigt und beispielsweise einen Decodierer/Treiber und 7-Segment-Leuchtdiöden aufweist.

Die Funktion der derart aufgebauten Einrichtung

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ist folgende: Unter Ausrichtung der Kamera auf ein aufzunehmendes Objekt wird ein (nicht gezeigter) Hauptschalter eingeschaltet, um die automatische Entfernungseinstellschaltung mit Strom zu versorgen, wodurch der Sensortreiber bzw. die Sensoransteuerungsschaltung 21 zuerst so betätigt wird, daß die Ansteuerung der optischen Sensorvorrichtung PSD, auf die vorstehend angeführte Weise beginnt. Dabei werden die (in Fig. (b) gezeigten) Schaltimpulse ^G aus der Ansteuerungsschaltung 23 in der Sensoransteuerungsschaltung 21 nicht nur an die Sensorvorrichtung PSD-, sondern auch an die Lichtprojektions-Steuerschaltung 24 angelegt, wodurch diese an dem Lichtprojektor T8 eine aufgrund der Schaltimpulse 0G intermittierende Lichtabgabe herbeiführt.

Das Licht aus dem eingeschalteten Lichtprojektor 18 wird dann nach Sammlung mittels der Projektionslinse 19 zu einem Strahlenbündel auf das Objekt gerichtet, während das von dem Objekt reflektierte Licht mittels der Lichtsammellinse 20 gesammelt und auf den optischen Fühlerbereich 1 an einer Stelle konvergiert wird, die dem Abstand der Kamera von dem Objekt entspricht. Da während dieser Zeit der erste und der zweite Steuerschaltbereich 4 und 5 mit den Schaltimpulsen ^G bzw. ^G (Fig. 10(b) und (c)) gespeist sind, werden diejenigen einer Folge von in den jeweiligen Sensorelementen 1.,, 1₂/ -.-f 1n erzeugten Ladungen, die während des Einschaltzustands des Lichtprojektors 18 auftreten, aufeinanderfolgend an den entsprechenden der Speicherelemente 2w 2„, ..., 2n gesammelt, während die übrigen aufeinanderfolgenden Ladungen an den Speicherelementen 3.., 3_, ..., 3n gesammelt werden. Danach erzeugt in geeignetem zeitlichen Zusammenhang damit die Ansteuerungsschaltung 23 einen Verschiebungs-Schaltimpuls φΞ gemäß der Darstellung in Fig. 12(a) (oder Fig. 1O(d)),

^OJ wodurch die an dem ersten und dem zweiten Ladungsspeicher-

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' bereich 2 und 3 gesammelten Ladungen über den ersten bzw. den zweiten Verschiebungs-Schaltbereich 6 und 7 ausgegeben und in dem ersten bzw. zweiten Schieberegisterbereich 16 bzw. 17 gespeichert werden. Danach werden sie aus den Schieberegisterbereichen 16 und 17 mit einer der Frequenz der Ubertragungstaktimpulse $1 und j>2 (Fig. iO(e) und (f) ) entsprechenden Geschwindigkeit zu dem ersten bzw. dem zweiten Vorverstärkerbereich 8 bzw. 9 übertragen, wo sie aufeinanderfolgend in Spannungen umgesetzt werden, so daß daher aus dem Differenzverstärkerbereich 10 dem Einfallzustand des vom Objekt reflektierten Lichts auf den optischen Fühlerbereich entsprechende zeitlich aufeinanderfolgende Ausgangsimpulse erzielt werden können, die völlig frei von auf das Umgebungslicht zurückzuführenden Störungen sind.

Es ist anzumerken, daß während des vorstehend

genannten Betriebsablaufs der Zähler 30 durch die

abfallende Flanke des Verschiebungs-Schaltimpulses ^S so geschaltet wird, daß der bisher erreichte Zählstand gelöscht wird, wonach dann der Zähler wieder die nachfolgenden Ubertragungstaktimpulse φ2 zu

zählen beginnt.
25

Danach wird das Ausgangssignal der Sensorvorrichtung PSD. an die Spitzenwert-Halteschaltung 25 und die Abfrage/Halteschaltung 28 angelegt, die Ausgangssignale gemäß der Darstellung in Fig. 12(c) und (e) erzeugen. Diese AusgangssignaIe der Spitzenwert-Halteschaltung 25 und der Abfrage/Halteschaltung 28 werden dann miteinander mittels des Vergleichers 29 verglichen. Wenn zu diesem Zeitpunkt das Ausgangssignal der Abfrage/ Halteschaltung 28 größer als das oder gleich dem Ausgangssignal der Spitzenwert-Halteschaltung 25 ist, wird ge-

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maß der Darstellung in Fig. 12(f) vom Vergleicher 29 ein Signal hohen Pegels abgeaeben. Sobald das Ausgangssignal der Abfrage/Halteschaltung 28 kleiner als das Ausgangssignal der Spitzenwert-Halteschaltung 25 wird, wechselt das Ausgangssignal des Vergleichers 29 von hohem auf niedrigen Pegel, bei welchem die Zwischenspeicherschaltung 31 zum Einspeichern des bisher mittels des Zählers 30 gezählten Werts geschaltet wird. Daher erzeugt zu diesem Zeitpunkt die Zwischenspeicherschaltung 31 ein digitales Ausgangssignal, das die Stelle der mittels der Lichtsammellinse 20 erfolgten Konvergenz des von dem Objekt reflektierten Lichts an dem optischen Fühlerbereich 1 der optischen Sensorvorrichtung PSD. darstellt, nämlich die Strecke von der Kamera bis zu dem Objekt. Dieses Ausgangssignal der Zwischenspeicherschaltung 31 wird an die Entfernungsanzeigevorrichtung 40 sowie an den Vergleicher 36 angelegt, wodurch die bestehende Objektentfernung mittels der Entfernungsanzeigevorrichtung 40 angezeigt wird, während andererseits das Ausgangssignal der Zwischenspeicherschaltung 31 mit dem Ausgangssignal der Stellungssignalgeberschaltung 35 mittels des Vergleichers 36 verglichen wird, der auf eine auftretende Abweichung zwischen den Signalen hin ein Signal positiven oder negativen Vorzeichens erzeugt.

Im Ansprechen auf dieses positive oder negative Signal aus dem Vergleicher 36 treibt die Motorsteuerschaltung 37 den Motor 34 zu einer Drehung in Vorwärtsrichtung bzw. Gegenrichtung an, wodurch das Aufnahmeobjektiv

. 32 axial bewegt wird. Während der Bewegung des Aufnahmeobjektivs ändert sich das Ausgangssignal der Stellungssignalgeberschaltung 35 und erreicht die Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal des Zwischenspeichers 31, woraufhin mittels der Motorsteuerschaltung 37 zu

diesem Zeitpunkt der Motor 34 angehalten wird. Auf diese

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Weise wird das Aufnahmeobjektiv 32 automatisch richtig auf das Objekt scharf gestellt. Das übereinstimmungssignal aus dem Vergleicher 36 wird an die Anzeigesteuerschaltung 39 angelegt, wodurch die Anzeigevorrichtung 38 eingeschaltet wird, was den Photographen darüber informiert, daß der Scharfeinstellungszustand des Aufnahmeobjektivs erreicht ist.

Da die vorstehend beschriebenen Betriebsvorgänge solange andauern wie der Hauptschalter eingeschaltet ist, wird bei jeder Erzeugung eines Verschiebungs-Schaltimpulses c6S durch die Ansteuerungsschaltung 23 mittels der abfallenden Flanke des Impulses der Zähler 30 gelöscht, während die Integrationszeit- ^5 Einstellschaltung 27 das zu diesem Zeitpunkt auftretende Ausgangssignal der Spitzenwert-Halteschaltung 25 aufnimmt (das gleichzeitig den Spitzenwert des Ausgangssignals der optischen Sensorvorrichtung darstellt), um zu unterscheiden, ob dieses in einen vorbestimmten Pegelbereich fällt oder nicht, woraufhin bei Überschreitung dieses Bereiches die Ansteuerungsschaltung 23 so gesteuert wird, daß das Periodenintervall der Verschiebungs-Schaltimpulse <f>S verkürzt wird, während bei Unterschreitung des Bereichs das Periodenintervall verlängert wird. Ferner wird durch das in Fig. 12(d) gezeigte Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 26 nach Ablauf der Verzögerungszeit ·£" von der Erzeugung des Verschiebungs-Schaltimpulses <j>S an bei jedem einzelnen Verschiebungs-Schaltimpuls 6S die Spitzen-

wert-Halteschaltung 25 geleert bzw. gelöscht, nämlich nachdem ihr Ausgangssignal in die Integrationszeit-Einstellschaltung 27 eingegeben wurde.

Die Verwendung der optischen Sensorvorrichtung PSD. als photoelektrischen Lichtempfänger bei der auto-

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matischen Entfernungseinstelleinrichtung ermöglicht es , die Objektentfernung mit sehr hoher Genauigkeit zu erfassen, da die auf dem Umgebungslicht beruhende Störkomponente völlig ausgeschaltet bzw. beseitigt wird; ferner wird die auf die Ansammlung der Ladungen zurückzuführende Funktion der Integration und Speicherung der Signale erzielt, die zur Einsparung von Lichtenergie aus dem Lichtprojektor 18 sowie zur Erweiterung des erfaßbaren Bereichs von Objektentfernungen zu größeren Entfernungen hin führt. Darüber hinaus ist die Genauigkeit der Entfernungserfassung selbst dann gewährleistet, wenn sich das umgebungslicht in einem großen Ausmaß ändert. Insgesamt wird damit die Leistungsfähigkeit der Einrichtung beträchtlich verbessert.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung ist es bei der optischen Sensorvorrichtung möglich, die integrierten Signale für zwei Lichtstrahlenbündel getrennt voneinander auszulesen. Wie im Zusammenhang mit den

verschiedenen Beispielen von Einrichtungen erläutert

wurde, können beträchtliche Vorteile bei der Anwendung in optischen Geräten erzielt werden, bei welchen zwei Lichtsignale unterschiedlicher Art oder zwei Lichtsignale der gleichen Art verarbeitet werden. 25

Es ist anzumerken, daß die optische Sensorvorrichtung PSD₄ gemäß dem in Fig. 9 gezeigten vierten Ausführungsbeispiel auch dann sehr wertvolle Vorteile ergibt, wenn sie abgesehen von der Anwendung bei der in Fig. 11 gezeigteh Einrichtung in einer Einrichtung gemäß der Beschreibung in der US-PS 4 004 852 oder dgl. angewandt wird. Im einzelnen werden dabei beispielsweise die von dem optischen Basisentfernungsmesser-System an der Sensorvorrichtung PSD. ausgebildeten Doppelbilder intermittierend von der Sensorvorrichtung abgehalten, während zugleich die Funktion der Steuerschaltbereiche 4 und 5 entsprechend der Abhalte-

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Wiederholung gesteuert wird,, so daß diejenigen der von den einzelnen Sensorelemente 1.. , 1,/ I3/ ··-/ 1n erzeugten Ladungen, die bei der Bildausbildung an den Sensorelementen auftreten, an den einzelnen Speicherelementen 2~, 2_, ..., 2n des ersten Ladungsspeicherbereichs 2 gesammelt werden, während die Ladungen, die erzeugt werden, wenn die Abbildungslichtstrahlen abgehalten bzw. unterbrochen werden, an den einzelnen Speicherelementen 3.. , 3„, .·., 3n des zweiten Ladungs-Speicherbereichs 3 gesammelt werden. Da die an dem zweiten Ladungsspeicherbereich 3 gespeicherten Ladungen dem Dunkelstrom in dieser optischen Sensorvorrichtung PSD₄ entsprechen, sind die über den Differenzverstärkerbereich 10 erzielten zeitlich aufeinanderfolgenden Ausgangesignale völlig frei von diesem Dunkelstrom, so daß sie Bildabtastungssignale ergeben, die ausschließlich bzw. rein den Mustern der beiden Bilder entsprechen. Damit wird die Erfassungsleistung der Einrichtung dieser Art weiter verbessert, _so 3_aß _es möglich ist, eine Steigerung der Genauigkeit der Entfernungsmessung zu erreichen.

Neben der Verwendung der Sensorvorrichtung bei einer derartigen Einrichtung ist die optische Sensor- ^x--³ Vorrichtung PSD. gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel sehr gut zur Verwendung bei der beispielsweise in der JP-OS Sho 49-90529 beschriebenen Einrichtung geeignet. Im einzelnen offenbart diese JP-OS ein Ausführungsbeispiel, bei dem zwei mittels des optischen Basisent-

fernungsmesser-Systems ausgebildete Bilder abwechselnd auf eine gemeinsame photoelektrische Elementanordnung gerichtet werden, wobei die sich ergebenden Abfrage-Aus gangs signale für diese beiden Bilder eine Information darstellen, die das Ausmaß der gegenseitigen Abweichung zwischen diesen beiden Bildern angibt. Diese photo-

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elektrische Elementanordnung kann durch die vorstehend beschriebene optische Sensorvorrichtung PSD. ersetzt werden, wobei die Funktion des ersten und des zweiten Steuerschaltbereichs entsprechend der abwechselnden Ausbildung der beiden Bilder gesteuert wird, so daß die Ladungen für ein Bild an dem ersten Ladungsspeicherbereich 2 gesammelt werden, während diejenigen für das andere Bild an dem zweiten LadungsSpeicherbereich 3 gesammelt werden. Danach können die Abfrage-Ausgangssignale für die beiden Bilder gleichzeitig und voneinander getrennt über den ersten bzw. den zweiten Vorverstärkerbereich 8 bzw. 9 gewonnen werden (wobei in diesem Fall der Differenzverstärkerbereich 10 weggelassen werden kann). Demgemäß ist der Schaltungsaufbau der Einrichtung in dieser Ausführung stark vereinfacht und die Ermittlungsleistung weiter verbessert, wodurch sich der Vorteil ergibt, daß die gegenseitige Lageabweichung zwischen den beiden Bildern

mit höherer Genauigkeit erfaßt werden kann. 20

Mit der Erfindung ist eine optische Sensorvorrichtung zur Verwendung bei optischen Geräten angegeben. Diese Sensorvorrichtung hat einen optischen Geberbzw. Fühlerbereich mit mindestens einem Fühler- oder

Sensorelement, das zur Erzeugung einer Ladung auf einfallendes Licht anspricht, einen ersten und einen zweiten LadungsSpeicherbereich mit Ladungsspeicherelementen in einer Anzahl, die gleich der der Sensorelemente ist, zum Ansammeln der von den Sensorelementen

erzeugten Ladungen, einen ersten Schaltbereich zur Steuerung der Übertragung der Ladungen aus dem Fühlerbereich zu dem ersten Ladungsspeicherbereich und einen zweiten Schaltbereich zur Steuerung der Übertragung

der Ladungen aus dem Fühlerbereich zu dem zweiten La-35

dungsspeicherbereich, wobei durch abwechselndes Anlegen

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2S20950

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einer Spannung an den ersten und den zweiten Toroder Schaltbereich die von dem Fühlerbereich erzeugten Ladungen abwechselnd an dem ersten und dem zweiten LadungsSpeicherbereich gesammelt werden.

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Claims

Patentansprüche

h 1 Λ Optische Sensorvorrichtung, gekennzeichnet durch einen optischen Fühlerbereich (1) mit mindestens einem Sensorelement, das im Ansprechen auf einfallendes Licht eine Ladung erzeugt, einen ersten Ladungsspeicherbereich (2), der zur Speicherung der von den Sensorelementen erzeugten Ladungen Ladungsspeicherelemente in einer der Anzahl der Sensorelemente entsprechenden Anzahl hat, einen zweiten Ladungsspeicherbereich (3), der zur Speicherung der von den Sensorelementen erzeugten Ladungen Ladungsspeicherelemente in einer der Anzahl der Sensorelementen entsprechenden Anzahl hat, einen ersten Steuerschaltbereich (4), der den Ladungsstrom vom opti-. sehen Fühlerbereich zum ersten Ladungsspeicherbereich steuert und einen Eingangsanschluß (4b) hat, der eine erste Steuerspannung (φθ aufnimmt, und einen zweiten Steuerschaltbereich (5), der den Ladungsstrom von dem optischen Fühlerbereich zu dem zweiten Ladungsspeicherbereich steuert und einen Eingangsanschluß (5b) hat, der eine zweite Steuerspannung (φο) aufnimmt, die von der ersten Steuerspannung in der Phase verschieden ist.

35

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ORIGINAL INSPECTED

232095

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2. Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Differenzschaltung (10) zur Bildung der Differenz zwischen elektrischen Signalen, die aus den in dem ersten und dem zweiten Ladungsspeicherbereich gespeicherten Ladungen erzielt sind.

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