JPS6313395B2 - - Google Patents
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- JPS6313395B2 JPS6313395B2 JP53158845A JP15884578A JPS6313395B2 JP S6313395 B2 JPS6313395 B2 JP S6313395B2 JP 53158845 A JP53158845 A JP 53158845A JP 15884578 A JP15884578 A JP 15884578A JP S6313395 B2 JPS6313395 B2 JP S6313395B2
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- circuit
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- photoelectric
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- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Image Input (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、電荷蓄積型光電素子アレイを用い
て、そこに投影した光像を電気信号に変換する光
電変換装置に関する。
て、そこに投影した光像を電気信号に変換する光
電変換装置に関する。
受光々強度に応じて、発生した電荷を蓄積し、
その光強度と蓄積時間とに関連した光電出力を発
生するフオトダイオードの如き電荷蓄積型光電素
子を用いた光電素子アレイがあるが、この種のア
レイを備えた光電変換装置にあつては、例えば、
特開昭53−15131号公報に開示されている如く、
このアレイ上に投影された光像の光電変換出力が
飽和点（ピーク値）に達したことを検出し、この
結果に基づき光電素子の電荷蓄積時間を制御して
いる。
その光強度と蓄積時間とに関連した光電出力を発
生するフオトダイオードの如き電荷蓄積型光電素
子を用いた光電素子アレイがあるが、この種のア
レイを備えた光電変換装置にあつては、例えば、
特開昭53−15131号公報に開示されている如く、
このアレイ上に投影された光像の光電変換出力が
飽和点（ピーク値）に達したことを検出し、この
結果に基づき光電素子の電荷蓄積時間を制御して
いる。
しかしながら、アレイ上に投影された光像のコ
ントラストの高いものは光像の光電変換出力がピ
ーク値に達していなくとも十分に正確な光像の情
報が得られるにもかかわらず（すなわち高コント
ラストの光像では、光像自身の明暗がはつきりし
ており、アレイの各光電素子の出力に十分な差が
生じるので、十分な鮮明度の光像が得られる）、
前記光電変換装置は光電変換素子の光電変換出力
がピーク値に達するまで電荷蓄積時間を制御して
おり、自身の応答性を悪くする欠点があつた。
ントラストの高いものは光像の光電変換出力がピ
ーク値に達していなくとも十分に正確な光像の情
報が得られるにもかかわらず（すなわち高コント
ラストの光像では、光像自身の明暗がはつきりし
ており、アレイの各光電素子の出力に十分な差が
生じるので、十分な鮮明度の光像が得られる）、
前記光電変換装置は光電変換素子の光電変換出力
がピーク値に達するまで電荷蓄積時間を制御して
おり、自身の応答性を悪くする欠点があつた。
本発明は、光像のコントラストに関する情報を
検出することで応答性の良い光電変換装置を提供
することを目的としている。
検出することで応答性の良い光電変換装置を提供
することを目的としている。
以下本発明の詳細を図面を参照し実施例に基い
て説明する。第１図は、光電素子アレイに投影さ
れた光像からその光像中の指定空間周波数成分を
抽出し、アレイの配列方向へのその光像の変位を
検出する変位検出用光電変換装置に、本発明を適
用した例である。
て説明する。第１図は、光電素子アレイに投影さ
れた光像からその光像中の指定空間周波数成分を
抽出し、アレイの配列方向へのその光像の変位を
検出する変位検出用光電変換装置に、本発明を適
用した例である。
１００は、例えばフオトダイオードアレイであ
り、フオトダイオード各々の光電出力は、アレイ
１００上の光像の照度分布を表わす。各フオトダ
イオードD1〜D4の電荷蓄積時間はすべて同一で
あり、この蓄積時間は制御回路２００の走査周波
数に基づき制御されている。３００は増幅器で、
アレイ１００からの光電出力を増幅する。４００
は特定空間周波数成分抽出回路であつて、光像中
の特定空間周波数成分を抽出する。この回路の交
流出力は、その位相が光像中の特定空間周波数成
分とアレイとの相対位置関係を表わすものであ
る。光像がアレイの配列方向に変位した場合、こ
の位相もそれに応じて変化するので、これを測定
することによつて光像の変位を検出できる。とこ
ろがこの特定空間周波数成分が多く含まれる光像
に対してもわずかに含まれる光像に対しても、同
一の処理を施こした場合、この回路の交流出力の
振幅はその成分の多寡に依存し、その成分が少な
いと振幅が小さくなつてしまう。この様に、４０
０の出力の振幅が種々の光像によつて大きく変化
してしまうと、その位相測定精度が悪化する。そ
こでこの特定空間周波数成分の多寡に無関係にこ
の実施例では以下の如く振幅が一定となるように
帰還をかけている。５００は、整流平滑回路であ
る。その回路構成は通常のものである。
り、フオトダイオード各々の光電出力は、アレイ
１００上の光像の照度分布を表わす。各フオトダ
イオードD1〜D4の電荷蓄積時間はすべて同一で
あり、この蓄積時間は制御回路２００の走査周波
数に基づき制御されている。３００は増幅器で、
アレイ１００からの光電出力を増幅する。４００
は特定空間周波数成分抽出回路であつて、光像中
の特定空間周波数成分を抽出する。この回路の交
流出力は、その位相が光像中の特定空間周波数成
分とアレイとの相対位置関係を表わすものであ
る。光像がアレイの配列方向に変位した場合、こ
の位相もそれに応じて変化するので、これを測定
することによつて光像の変位を検出できる。とこ
ろがこの特定空間周波数成分が多く含まれる光像
に対してもわずかに含まれる光像に対しても、同
一の処理を施こした場合、この回路の交流出力の
振幅はその成分の多寡に依存し、その成分が少な
いと振幅が小さくなつてしまう。この様に、４０
０の出力の振幅が種々の光像によつて大きく変化
してしまうと、その位相測定精度が悪化する。そ
こでこの特定空間周波数成分の多寡に無関係にこ
の実施例では以下の如く振幅が一定となるように
帰還をかけている。５００は、整流平滑回路であ
る。その回路構成は通常のものである。
６００は５００の出力電圧と基準電圧源６００
ａの基準電圧Vcとの差を検出する検出回路であ
る。
ａの基準電圧Vcとの差を検出する検出回路であ
る。
７００はＶ−Ｆコンバータである。Ｖ−Ｆコン
バータ７００のＶ−Ｆ特性は出力周波数＝
AexpBVで示される。Ｖは誤差検出出力、Ａ，
Ｂは定数である。
バータ７００のＶ−Ｆ特性は出力周波数＝
AexpBVで示される。Ｖは誤差検出出力、Ａ，
Ｂは定数である。
このようにＶ−Ｆ特性を＝AexpBVとする
と、 △／／△Ｖ＝１／・△／△Ｖ＝１／AexpBV・AB
expBV ＝Ｂとなり周波数の相対変化率は一定とすること
ができる。
と、 △／／△Ｖ＝１／・△／△Ｖ＝１／AexpBV・AB
expBV ＝Ｂとなり周波数の相対変化率は一定とすること
ができる。
即ち、この出力周波数は入力電圧の指数関数で
ある。回路構成の詳細は後述する。
ある。回路構成の詳細は後述する。
２００はＶ−Ｆコンバータ７００の出力周波数
に基づきアレイの各フオトダイオードの蓄積時間
を制御する制御回路である。
に基づきアレイの各フオトダイオードの蓄積時間
を制御する制御回路である。
平滑整流回路５００、検出回路６００、Ｖ−Ｆ
コンバータ７００からなる帰還回路は、抽出回路
４００の交流出力の振幅がほぼ一定値となる様
に、帰還をかけるものである。
コンバータ７００からなる帰還回路は、抽出回路
４００の交流出力の振幅がほぼ一定値となる様
に、帰還をかけるものである。
この装置が平衡し、上記振幅が一定値となつて
いる状態から今、照射光像が変化し抽出空間周波
数成分がより少ない光像が投影されたとすると、
抽出回路４００の交流出力の振幅は上記一定値よ
り小さくなる。従つて平滑整流回路５００の直流
出力も低下し、基準電圧よりも小さくなり、検出
回路６００はこの差を検出する。するとＶ−Ｆコ
ンバータ７００の出力周波数は低下し、制御回路
２００はアレイ１００のフオトダイオードの蓄積
時間を抽出回路４００の出力の振幅が上記一定値
となるまで、増大させる。この出力が一定値にな
ると平滑整流回路５００の出力は基準電圧Vcと
一致し、検出回路１００の出力はこの平衡点で安
定し光像が変化しない限りこの状態が保持され
る。次にこの状態から抽出空間周波数をもつと多
く含んだ光像がアレイに投影されると上述と全く
逆の作用により蓄積時間が短縮され、やはり抽出
回路４００の振幅が一定値となるように制御され
る。
いる状態から今、照射光像が変化し抽出空間周波
数成分がより少ない光像が投影されたとすると、
抽出回路４００の交流出力の振幅は上記一定値よ
り小さくなる。従つて平滑整流回路５００の直流
出力も低下し、基準電圧よりも小さくなり、検出
回路６００はこの差を検出する。するとＶ−Ｆコ
ンバータ７００の出力周波数は低下し、制御回路
２００はアレイ１００のフオトダイオードの蓄積
時間を抽出回路４００の出力の振幅が上記一定値
となるまで、増大させる。この出力が一定値にな
ると平滑整流回路５００の出力は基準電圧Vcと
一致し、検出回路１００の出力はこの平衡点で安
定し光像が変化しない限りこの状態が保持され
る。次にこの状態から抽出空間周波数をもつと多
く含んだ光像がアレイに投影されると上述と全く
逆の作用により蓄積時間が短縮され、やはり抽出
回路４００の振幅が一定値となるように制御され
る。
このように光像幅に抽出すべき空間周波数成分
が多い場合も少ない場合でも、蓄積時間を制御す
ることによつて抽出回路４００の出力の振幅を一
定にできる。このとき、Ｖ−Ｆコンバータ７００
の特性を上述の如き＝AeBVと定めたので上述
の変化率△／／△Ｖはの値に無関係に一定とな つているから、この帰還回路の応答性を悪化させ
ることなく、抽出空間周波数成分が少ない光像の
場合もこの装置は発振を起こすことはない。本発
明の検出手段は、この実施例においては抽出回路
４００及び平滑回路５００及び検出回路６００及
び基準電圧源６００ａに対応している。また制御
手段は、この実施例においてはＶ−Ｆコンバータ
７００及び制御回路２００に対応している。
が多い場合も少ない場合でも、蓄積時間を制御す
ることによつて抽出回路４００の出力の振幅を一
定にできる。このとき、Ｖ−Ｆコンバータ７００
の特性を上述の如き＝AeBVと定めたので上述
の変化率△／／△Ｖはの値に無関係に一定とな つているから、この帰還回路の応答性を悪化させ
ることなく、抽出空間周波数成分が少ない光像の
場合もこの装置は発振を起こすことはない。本発
明の検出手段は、この実施例においては抽出回路
４００及び平滑回路５００及び検出回路６００及
び基準電圧源６００ａに対応している。また制御
手段は、この実施例においてはＶ−Ｆコンバータ
７００及び制御回路２００に対応している。
第２図は第１図の構成についての具体的回路を
示す。フオトダイオードD1〜D4はアレイ１００
を構成し、直列スイツチング素子S1〜S4はスイツ
チ群１１０を構成している。スイツチ群１１０の
各スイツチS1〜S4は第３図ａのゲートパルスGa1
〜Ga4で順次オンされ、フオトダイオードD1〜D4
の蓄積電荷による入力信号電圧e1〜e4はサイクル
周期T1、所定の時間ずれt1の間隙で順次サンプル
ホールド回路３００ｂに入力される。FETスイ
ツチ３００ａはサンプルホールド回路３００ｂへ
フオトダイオードD1〜D4からの入力e1〜e4が入
る直前のタイミングで第３図ｂのGbのゲートパ
ルスでオンされサンプルホールド回路３００ｂを
リセツトして順次e1〜e4をサンプルホールドして
出力する。FETスイツチ３００ｆはフオトダイ
オードD1からの入力e1がサンプルホールド出力
された直後のみ第３図ｃのゲートパルスGc1でオ
ンされるだけであるので、コンデンサ３００ｃに
は入力e1の値がサイクル周期T1に亘つて蓄積さ
れている。増幅回路３００の出力Ｖは従つて、Ｖ
＝G1・G2・Vr−（１＋G1）G2・V2＋（１＋G2）
V1（但し、G1，G2は増幅器３００ｄ，３００ｅの
利得で夫々R2／R1，R4／R3であり、V1はサンプ
ルホールド回路３００ｂの出力電圧、V2はコン
デンサ３００ｃの蓄積電圧でe1である。）で示さ
れるが、ここでG1・G2＝R2R4／R1R3＝１となるよう 抵抗値を選択すれば Ｖ＝Vr＋（１＋G2）（V1−e1） よつてフオトダイオードアレイ１００からの入力
信号e1〜e4が順次入力された時の増幅回路の出力
V1〜V4は、次のようになる。
示す。フオトダイオードD1〜D4はアレイ１００
を構成し、直列スイツチング素子S1〜S4はスイツ
チ群１１０を構成している。スイツチ群１１０の
各スイツチS1〜S4は第３図ａのゲートパルスGa1
〜Ga4で順次オンされ、フオトダイオードD1〜D4
の蓄積電荷による入力信号電圧e1〜e4はサイクル
周期T1、所定の時間ずれt1の間隙で順次サンプル
ホールド回路３００ｂに入力される。FETスイ
ツチ３００ａはサンプルホールド回路３００ｂへ
フオトダイオードD1〜D4からの入力e1〜e4が入
る直前のタイミングで第３図ｂのGbのゲートパ
ルスでオンされサンプルホールド回路３００ｂを
リセツトして順次e1〜e4をサンプルホールドして
出力する。FETスイツチ３００ｆはフオトダイ
オードD1からの入力e1がサンプルホールド出力
された直後のみ第３図ｃのゲートパルスGc1でオ
ンされるだけであるので、コンデンサ３００ｃに
は入力e1の値がサイクル周期T1に亘つて蓄積さ
れている。増幅回路３００の出力Ｖは従つて、Ｖ
＝G1・G2・Vr−（１＋G1）G2・V2＋（１＋G2）
V1（但し、G1，G2は増幅器３００ｄ，３００ｅの
利得で夫々R2／R1，R4／R3であり、V1はサンプ
ルホールド回路３００ｂの出力電圧、V2はコン
デンサ３００ｃの蓄積電圧でe1である。）で示さ
れるが、ここでG1・G2＝R2R4／R1R3＝１となるよう 抵抗値を選択すれば Ｖ＝Vr＋（１＋G2）（V1−e1） よつてフオトダイオードアレイ１００からの入力
信号e1〜e4が順次入力された時の増幅回路の出力
V1〜V4は、次のようになる。
V1＝Vr
V2＝Vr＋（１＋G2）（e2−e1）
V3＝Vr＋（１＋G2）（e3−e1）
V4＝Vr＋（１＋G2）（e4−e1）
このV1〜V4は第３図ｃのゲートパルスGc1〜
Gc4が抽出回路４００のFETスイツチS10〜S40に
印加されることにより順次コンデンサC10〜C40に
蓄積される。こうして増幅器３００によつて、コ
ンデンサC10にはフオトダイオードD1の出力e1に
無関係に一定値Vrが記憶され、そしてコンデン
サC20〜C40には夫々フオトダイオードD2〜D4の
出力e2〜e4から夫々出力e1を引いた値（e2−e1），
（e3−e1），（e4，e1）を増幅した値に一定値Vr加
算されたものが記憶される。即ち、各フオトダイ
オードD1〜D4の各差分を求めており、光像のコ
ントラスト（明暗の差の大きい）の高いものでは
この各差分、又はこれらの差分を様々な形に合成
した出力は高出力となるので、この差分又は差分
の合成出力はコントラストに関連する情報を増幅
していることになる。所望の空間周波数成分を抽
出するには各フオトダイオードの出力の差分が必
要であるので上述の如く、この差分のみを増幅す
る増幅器３００は、極めて好ましいものである。
そしてこの蓄積された電圧V1〜V4は第３図ｄに
示される周期T2（T2＜T1）でT2／４時間ずつ時間遅 れしたゲートパルスGd1〜Gd4がFETスイツチ
S100〜S400に印加されることにより読出され、電
流加算及び電流電圧変換回路４００ａにおいて加
算され電圧変換されてバンドパスフイルタ４００
ｂによつて１／T2の周波数成分が抽出される。
このV1〜V4をT2／４ずつ時間遅れさせて加算した 出力の交流成分はe1〜e4をT2／４ずつ時間遅れさせ て加算した出力の交流成分の（１＋G2）倍した
ものと一致するものである。何故ならばＶとｅと
の変化分を△Veと△ｅとし、ｉ＋２番目につい
て考察すると、 △Vi+2＝（Vi+2＋Vi+1）−V(i+1＋Vi）＝Vi+2−Vi＝（
１＋G2）（ei+2−ei） △ei+2＝（ei+2＋ei+1）−（ei+1＋ei）＝ei+2−ei ∴△Ｖ＝（１＋G2）△ｅ 本実施例の増幅回路３００と抽出回路４００の
特徴は光像の直流出力レベルに関係なく一定の基
準レベルVrに称する交流成分として信号処理す
ることができる点にある。
Gc4が抽出回路４００のFETスイツチS10〜S40に
印加されることにより順次コンデンサC10〜C40に
蓄積される。こうして増幅器３００によつて、コ
ンデンサC10にはフオトダイオードD1の出力e1に
無関係に一定値Vrが記憶され、そしてコンデン
サC20〜C40には夫々フオトダイオードD2〜D4の
出力e2〜e4から夫々出力e1を引いた値（e2−e1），
（e3−e1），（e4，e1）を増幅した値に一定値Vr加
算されたものが記憶される。即ち、各フオトダイ
オードD1〜D4の各差分を求めており、光像のコ
ントラスト（明暗の差の大きい）の高いものでは
この各差分、又はこれらの差分を様々な形に合成
した出力は高出力となるので、この差分又は差分
の合成出力はコントラストに関連する情報を増幅
していることになる。所望の空間周波数成分を抽
出するには各フオトダイオードの出力の差分が必
要であるので上述の如く、この差分のみを増幅す
る増幅器３００は、極めて好ましいものである。
そしてこの蓄積された電圧V1〜V4は第３図ｄに
示される周期T2（T2＜T1）でT2／４時間ずつ時間遅 れしたゲートパルスGd1〜Gd4がFETスイツチ
S100〜S400に印加されることにより読出され、電
流加算及び電流電圧変換回路４００ａにおいて加
算され電圧変換されてバンドパスフイルタ４００
ｂによつて１／T2の周波数成分が抽出される。
このV1〜V4をT2／４ずつ時間遅れさせて加算した 出力の交流成分はe1〜e4をT2／４ずつ時間遅れさせ て加算した出力の交流成分の（１＋G2）倍した
ものと一致するものである。何故ならばＶとｅと
の変化分を△Veと△ｅとし、ｉ＋２番目につい
て考察すると、 △Vi+2＝（Vi+2＋Vi+1）−V(i+1＋Vi）＝Vi+2−Vi＝（
１＋G2）（ei+2−ei） △ei+2＝（ei+2＋ei+1）−（ei+1＋ei）＝ei+2−ei ∴△Ｖ＝（１＋G2）△ｅ 本実施例の増幅回路３００と抽出回路４００の
特徴は光像の直流出力レベルに関係なく一定の基
準レベルVrに称する交流成分として信号処理す
ることができる点にある。
このようにして得られた抽出回路４００の出力
は、イメージセンサ１００幅即ち、４つのフオト
ダイオードD1〜D4の配列方向の長さをｄmmとす
ると空間周波数１／ｄ本／mmの光像成分を抽出し
たものであり、その抽出出力振幅が光像成分の大
きさ、位相が光像とイメージセンサの相対位置を
示すものである。
は、イメージセンサ１００幅即ち、４つのフオト
ダイオードD1〜D4の配列方向の長さをｄmmとす
ると空間周波数１／ｄ本／mmの光像成分を抽出し
たものであり、その抽出出力振幅が光像成分の大
きさ、位相が光像とイメージセンサの相対位置を
示すものである。
８００は、FETスイツチング素子S100〜S400を
夫々第３図ａ）〜ｄ）の如く制御するゲートパル
ス発生器である。
夫々第３図ａ）〜ｄ）の如く制御するゲートパル
ス発生器である。
抽出回路４００の出力は位相差測定器９００に
入力される。抽出回路４００の交流出力の位相は
上述の如く、光像とアレイとの相対位置関係を表
わしているので、スイツチング素子S100〜S400の
制御信号に同期したゲートパルス発生器８００か
らの周期T2の信号と抽出回路４００の出力信号
との位相差を位相差測定器９００によつて測定す
ることによつて、光像の変位を検出する。
入力される。抽出回路４００の交流出力の位相は
上述の如く、光像とアレイとの相対位置関係を表
わしているので、スイツチング素子S100〜S400の
制御信号に同期したゲートパルス発生器８００か
らの周期T2の信号と抽出回路４００の出力信号
との位相差を位相差測定器９００によつて測定す
ることによつて、光像の変位を検出する。
一方、抽出回路４００の出力は周波数制御のた
め帰還され、平滑回路５００に入力される。平滑
回路５００の実施例の回路構成は周知のものであ
るので説明を省略する。抽出回路４００の交流出
力は、平滑され平均値レベルを示す直流として
FETスイツチ５５０を介して誤差検出回路６０
０に入力される。
め帰還され、平滑回路５００に入力される。平滑
回路５００の実施例の回路構成は周知のものであ
るので説明を省略する。抽出回路４００の交流出
力は、平滑され平均値レベルを示す直流として
FETスイツチ５５０を介して誤差検出回路６０
０に入力される。
誤差検出回路６００は、OPアンプとその帰還
コンデンサとからなる積分器からなる。整流回路
５００からの出力と基準電圧Vcとの差電圧を積
分して出力する。この検出差電圧の積分量がＶ−
Ｆコンバータ７００を制御して周波数を可変す
る。
コンデンサとからなる積分器からなる。整流回路
５００からの出力と基準電圧Vcとの差電圧を積
分して出力する。この検出差電圧の積分量がＶ−
Ｆコンバータ７００を制御して周波数を可変す
る。
VFコンバータ７００は、入力部に指数変換素
子としてダイオードを用いた点に特徴を有するも
ので、他の構成は公知のものに極く類似した構成
となつている。
子としてダイオードを用いた点に特徴を有するも
ので、他の構成は公知のものに極く類似した構成
となつている。
検出回路６００の出力電圧に応じた電流が帰還
コンデンサ７００ｂと複数のダイオード７００ｃ
を通つて流れ７００ｂを充電する。従つて、この
OPアンプ７００ａの出力電圧は第４図に示す如
く除々に上昇する。この電圧が比較回路７００ｄ
の基準電圧Vthを越えると出力トランジスタ７０
０ｅがオンし、制御回路２００に出力パルスを供
給する。出力トランジスタ７００ｅのオンによつ
て電流供給回路７００∫が作動し、帰還コンデン
サ７００ｂを瞬時に逆充電、即ち放電する。これ
によつて７００ａの出力電圧は瞬時に初期状態に
復帰し再び上述の出力トランジスタ７００ｂの充
電を開始し、上述の動作を繰り返す。
コンデンサ７００ｂと複数のダイオード７００ｃ
を通つて流れ７００ｂを充電する。従つて、この
OPアンプ７００ａの出力電圧は第４図に示す如
く除々に上昇する。この電圧が比較回路７００ｄ
の基準電圧Vthを越えると出力トランジスタ７０
０ｅがオンし、制御回路２００に出力パルスを供
給する。出力トランジスタ７００ｅのオンによつ
て電流供給回路７００∫が作動し、帰還コンデン
サ７００ｂを瞬時に逆充電、即ち放電する。これ
によつて７００ａの出力電圧は瞬時に初期状態に
復帰し再び上述の出力トランジスタ７００ｂの充
電を開始し、上述の動作を繰り返す。
次にこのVFコンバータのｆ−Ｖ特性を求めて
みる。この出力周波数はOPアンプ７００ａのの
こぎり波出力電圧の周波数と等しいのでまず、こ
の周期Ｔを求めてみる。これは帰還コンデンサ７
００ｂが初期状態から、比較器７００ｄの基準電
圧Vthまで充電される充電時間に実質的に等しい
ので１／Ｃ∫T OIdt＝VthよりＴ＝Ｃ・Vth／Ｉ ここでＣ：７００ｂの容量 Vth：７００ａの出力電圧の上限と下限の電
位差（基準電圧） Ｉ：７００ａの出力電流即ち７００ｂの充電
電流 次にこの出力電流Ｉを求める。
みる。この出力周波数はOPアンプ７００ａのの
こぎり波出力電圧の周波数と等しいのでまず、こ
の周期Ｔを求めてみる。これは帰還コンデンサ７
００ｂが初期状態から、比較器７００ｄの基準電
圧Vthまで充電される充電時間に実質的に等しい
ので１／Ｃ∫T OIdt＝VthよりＴ＝Ｃ・Vth／Ｉ ここでＣ：７００ｂの容量 Vth：７００ａの出力電圧の上限と下限の電
位差（基準電圧） Ｉ：７００ａの出力電流即ち７００ｂの充電
電流 次にこの出力電流Ｉを求める。
この電流はコンデンサ７００ｂとダイオード７
００ｃを流れるので、このダイオードの１つの端
子電圧をvdとするとＩ＝Is（expqVd／KT−１）より vd＝KT／ｑln（Ｉ／Is＋１）≒KT／ｑlnＩ／Is …(1) ここでＫ、ｑは定数、Ｔは絶対温度、Isはダイ
オード逆方向飽和電流である。
００ｃを流れるので、このダイオードの１つの端
子電圧をvdとするとＩ＝Is（expqVd／KT−１）より vd＝KT／ｑln（Ｉ／Is＋１）≒KT／ｑlnＩ／Is …(1) ここでＫ、ｑは定数、Ｔは絶対温度、Isはダイ
オード逆方向飽和電流である。
検出回路６００の出力電圧を−Ｖ（Ｖ＞０）ダ
イオードの個数をｎとすると Ｖ＝nvd …(2) (1)と(2)より Ｉ＝Is・exp（qV／nKT） よつて ＝１／Ｔ＝Is／Ｃ・Vth exp（qV／nKT）＝AexpBV （Ａ＝Is／CVth、Ｂ＝ｑ／nKT） この式から明らかなように、Ｖ−Ｆコンバータ
の出力周波数はその入力電圧Ｖの指数関数とな
る。
イオードの個数をｎとすると Ｖ＝nvd …(2) (1)と(2)より Ｉ＝Is・exp（qV／nKT） よつて ＝１／Ｔ＝Is／Ｃ・Vth exp（qV／nKT）＝AexpBV （Ａ＝Is／CVth、Ｂ＝ｑ／nKT） この式から明らかなように、Ｖ−Ｆコンバータ
の出力周波数はその入力電圧Ｖの指数関数とな
る。
そして、入力電圧変化△Ｖに対する出力周波数
の相対変化率は、前述のとうり △／／△Ｖ＝Ｂ＝ｑ／nKTとなり一定となる。
の相対変化率は、前述のとうり △／／△Ｖ＝Ｂ＝ｑ／nKTとなり一定となる。
次に帰還作用の説明をする。
この装置が正常に働いている状態から例えばア
レイ１００に抽出すべき特定空間周波数成分のよ
り少ない光像が投影された場合、整流回路５００
の出力は検出回路６００の基準電圧＋Vcより小
さくなるので、積分器６００の負出力−Ｖは上昇
し即ちＶは小さくなる。従つてＶ−Ｆコンバータ
７００の出力周波数は少さくなり、制御回路２
００はゲートパルスGa1〜Ga4の走査周期T1、即
ちD1〜D4の蓄積周期T1を整流回路５００の出力
が＋Vcに等しくなるまで増加させる。第３図ａ，
ｂ，ｃのゲートパルスは走査期間T1に基いて制
御回路で発生されるのでこのときリセツトコンデ
ンサ３００ａ及びS10〜S40の導通周期も、同様に
増加されている。
レイ１００に抽出すべき特定空間周波数成分のよ
り少ない光像が投影された場合、整流回路５００
の出力は検出回路６００の基準電圧＋Vcより小
さくなるので、積分器６００の負出力−Ｖは上昇
し即ちＶは小さくなる。従つてＶ−Ｆコンバータ
７００の出力周波数は少さくなり、制御回路２
００はゲートパルスGa1〜Ga4の走査周期T1、即
ちD1〜D4の蓄積周期T1を整流回路５００の出力
が＋Vcに等しくなるまで増加させる。第３図ａ，
ｂ，ｃのゲートパルスは走査期間T1に基いて制
御回路で発生されるのでこのときリセツトコンデ
ンサ３００ａ及びS10〜S40の導通周期も、同様に
増加されている。
以上のごとく、光像の抽出すべき空間周波数成
分の多寡にかかわらず一定の抽出出力を得るため
の帰還系におけるＶ−Ｆコンバータにおいて、Ｖ
−Ｆ特性を＝AexpBVにすることによりその
相対変化率△／／△Ｖが周波数にかかわらず一定 となり広い周波数範囲にわたつて安定で応答速度
が十分な制御系を得ることが可能である。
分の多寡にかかわらず一定の抽出出力を得るため
の帰還系におけるＶ−Ｆコンバータにおいて、Ｖ
−Ｆ特性を＝AexpBVにすることによりその
相対変化率△／／△Ｖが周波数にかかわらず一定 となり広い周波数範囲にわたつて安定で応答速度
が十分な制御系を得ることが可能である。
以上の説明ではスイツチング素子５５０は常時
導通であるとしたが、これを一定時間だけ導通と
することによつて以下のような利点がある。
導通であるとしたが、これを一定時間だけ導通と
することによつて以下のような利点がある。
この装置が光像の変化等によつて、平衡状態か
らずれた場合整流回路５００と検出回路６００と
の間に設けたFETスイツチング素子５５０をフ
オトダイオードの蓄積時間T1の間に走査周波数
にかかわりなく所定時間△ｔだけ１回導通させる
ことによつて、再び平衡状態へもどすことができ
る。FETスイツチ５５０のオン時間△ｔは検出
回路６００の積分時間であり、誤差電圧を△ｔだ
け積分した検出出力Ｖの値を決めるものであり、
換言すれば帰還量を決める。第２図の実施回路例
において平衡状態から整流回路の出力が△ｖだけ
減少したとき平衡状態に戻すには、△ｖを所定の
期間△ｔだけ積分した検出回路６００の出力変化
△ＶによつてＶ−Ｆコンバータの周波数変化が△
になつたときこの△によつてフオトダイオー
ドの出力が増加して整流回路５００の出力が△ｖ
だけ増加させることである。換言すれば△／＝ △ｖ／Vcの条件が平衡状態を意味する。この条件よ り△ｔを求める。整流平滑回路５００の出力が平
衡状態時の値＋Vcから△ｖだけ変化しVc＋△ｖ
となると、これはFETスイツチ５５０によつて
△ｔだけ検出回路６００に加えられるので、検出
回路６００の積分出力は△Ｖだけ変化したとする
と、△Ｖ＝△ｔ／CR・△ｖとなる。ここでＣは積分 コンデンサ６００ｃの容量、Ｒは入力抵抗６００
ｂの抵抗値である。
らずれた場合整流回路５００と検出回路６００と
の間に設けたFETスイツチング素子５５０をフ
オトダイオードの蓄積時間T1の間に走査周波数
にかかわりなく所定時間△ｔだけ１回導通させる
ことによつて、再び平衡状態へもどすことができ
る。FETスイツチ５５０のオン時間△ｔは検出
回路６００の積分時間であり、誤差電圧を△ｔだ
け積分した検出出力Ｖの値を決めるものであり、
換言すれば帰還量を決める。第２図の実施回路例
において平衡状態から整流回路の出力が△ｖだけ
減少したとき平衡状態に戻すには、△ｖを所定の
期間△ｔだけ積分した検出回路６００の出力変化
△ＶによつてＶ−Ｆコンバータの周波数変化が△
になつたときこの△によつてフオトダイオー
ドの出力が増加して整流回路５００の出力が△ｖ
だけ増加させることである。換言すれば△／＝ △ｖ／Vcの条件が平衡状態を意味する。この条件よ り△ｔを求める。整流平滑回路５００の出力が平
衡状態時の値＋Vcから△ｖだけ変化しVc＋△ｖ
となると、これはFETスイツチ５５０によつて
△ｔだけ検出回路６００に加えられるので、検出
回路６００の積分出力は△Ｖだけ変化したとする
と、△Ｖ＝△ｔ／CR・△ｖとなる。ここでＣは積分 コンデンサ６００ｃの容量、Ｒは入力抵抗６００
ｂの抵抗値である。
この積分出力の変化△ＶによつてＶ−Ｆコンバ
ータ７００の出力周波数は△だけ変化するがそ
の相対変化△／は次の如くなる。
ータ７００の出力周波数は△だけ変化するがそ
の相対変化△／は次の如くなる。
△／＝△／／△Ｖ×△Ｖ＝ｑ／nkT×
△ｔ・△ｖ／RC
この周波数の相対変化△／が積分入力の相
対変化△ｖ／Vcに等しいとき再び平衡状態とな
るので ｑ／nKT×△ｔ・△ｖ／RC＝△ｖ／Vc ∴△ｔ＝RC／Vc×nKT／ｑ …(3) この最後の式から明らかなようにこの△ｔは
に無関係な値であるのでFETスイツチ５５０の
導通時間△ｔをこの値に選択することによつて、
Ｖ−Ｆコンバータの出力周波数がいかなる値で
あつても、FETスイツチ５５０の１回の導通で、
平衡状態に復帰させ得る。即ち、(3)式で示される
△ｔで走査周期Ｔの間に１回FETスイツチ５５
０をオンとすると、走査周期Ｔ及び光像の変化に
よる抽出成分の増減の程度にかかわりなくその１
回の△ｔ間に積分された電圧によつて平衡状態に
戻す周波数変化が得られることになる。△ｔの値
は近似的に(3)式で与えられたものでよく、１回の
FETスイツチ５５０のオンでほとんど平衡状態
になり多大なオーバシユート又は低すぎる応答速
度の弊がない。
対変化△ｖ／Vcに等しいとき再び平衡状態とな
るので ｑ／nKT×△ｔ・△ｖ／RC＝△ｖ／Vc ∴△ｔ＝RC／Vc×nKT／ｑ …(3) この最後の式から明らかなようにこの△ｔは
に無関係な値であるのでFETスイツチ５５０の
導通時間△ｔをこの値に選択することによつて、
Ｖ−Ｆコンバータの出力周波数がいかなる値で
あつても、FETスイツチ５５０の１回の導通で、
平衡状態に復帰させ得る。即ち、(3)式で示される
△ｔで走査周期Ｔの間に１回FETスイツチ５５
０をオンとすると、走査周期Ｔ及び光像の変化に
よる抽出成分の増減の程度にかかわりなくその１
回の△ｔ間に積分された電圧によつて平衡状態に
戻す周波数変化が得られることになる。△ｔの値
は近似的に(3)式で与えられたものでよく、１回の
FETスイツチ５５０のオンでほとんど平衡状態
になり多大なオーバシユート又は低すぎる応答速
度の弊がない。
この実施例では、光像中から特定空間周波数成
分情報を抽出する装置に本発明を適用したが、も
ちろん、本発明は他の光電変換装置にも組み込む
ことができ、例えば、光電素子アレイの各光電素
子の出力をその相対的な出力差を保存しつつ、像
の平均照度に無関係に、一定範囲内にもたらす装
置にも適用できる。
分情報を抽出する装置に本発明を適用したが、も
ちろん、本発明は他の光電変換装置にも組み込む
ことができ、例えば、光電素子アレイの各光電素
子の出力をその相対的な出力差を保存しつつ、像
の平均照度に無関係に、一定範囲内にもたらす装
置にも適用できる。
本発明は、物体の光像のコントラスト（物体の
光像の明暗の差）を検出して、このコントラスト
がほぼ一定となるように帰還をかけ、光電素子ア
レイの蓄積時間を制御しているので、低コントラ
ストな光像に対しても検出可能であり、且つ高コ
ントラストな光像に対してはより短い蓄積時間で
応答性良く検出可能であつて、光像によつて検出
精度がバラツクことなく安定した検出が可能であ
る。
光像の明暗の差）を検出して、このコントラスト
がほぼ一定となるように帰還をかけ、光電素子ア
レイの蓄積時間を制御しているので、低コントラ
ストな光像に対しても検出可能であり、且つ高コ
ントラストな光像に対してはより短い蓄積時間で
応答性良く検出可能であつて、光像によつて検出
精度がバラツクことなく安定した検出が可能であ
る。
第１図は本発明に従う基本的な回路構成を変位
検出用光電変換装置に応用したものを示すブロツ
ク図であり、第２図は第１図の具体的回路例を示
す図であり、及び第３図は第２図の回路において
使用されるゲートパルスを示す図、第４図は積分
器７００ａの出力力を示す図である。 主要部分の符号の説明、電荷蓄積型光電素子ア
レイ……１００、誤差検出回路……５５０，６０
０，６００ａ、Ｖ−Ｆコンバータ……７００。
検出用光電変換装置に応用したものを示すブロツ
ク図であり、第２図は第１図の具体的回路例を示
す図であり、及び第３図は第２図の回路において
使用されるゲートパルスを示す図、第４図は積分
器７００ａの出力力を示す図である。 主要部分の符号の説明、電荷蓄積型光電素子ア
レイ……１００、誤差検出回路……５５０，６０
０，６００ａ、Ｖ−Ｆコンバータ……７００。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 自身に投影された光像に応じた光電出力を発
生する複数の電荷蓄積型光電素子が配列されて成
る電荷蓄積型光電素子アレイと、 前記電荷蓄積型光電素子アレイの時系列出力に
基づき異なる前記電荷蓄積型光電素子の光電出力
間の差分出力から得られるコントラスト量情報を
検出する検出手段と、 前記検出手段により検出された前記コントラス
ト量情報に基づき、前記コントラスト量情報がほ
ぼ一定となるように前記電荷蓄積型光電素子アレ
イの電荷蓄積時間を制御する制御手段とを有する
ことを特徴とする電荷蓄積型光電素子アレイを用
いた光電変換装置。 ２ 前記検出手段により検出されたコントラスト
量情報は、前記各々の差分出力の総和量に関する
ものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の光電変換装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15884578A JPS5585173A (en) | 1978-12-22 | 1978-12-22 | Photo electric conversion unit using charge storage type photo electric element array |
| DE19792951879 DE2951879A1 (de) | 1978-12-22 | 1979-12-21 | Photoekektrischer umformer mit einer photoelektrischen elementanordnung des ladungsspeichertyps |
| US06/258,763 US4340819A (en) | 1978-12-22 | 1981-04-29 | Photoelectric element array with automatic control of the charge storage time |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15884578A JPS5585173A (en) | 1978-12-22 | 1978-12-22 | Photo electric conversion unit using charge storage type photo electric element array |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5585173A JPS5585173A (en) | 1980-06-26 |
| JPS6313395B2 true JPS6313395B2 (ja) | 1988-03-25 |
Family
ID=15680656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15884578A Granted JPS5585173A (en) | 1978-12-22 | 1978-12-22 | Photo electric conversion unit using charge storage type photo electric element array |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5585173A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6038987A (ja) * | 1983-08-11 | 1985-02-28 | Nec Corp | 電荷転送撮像装置 |
| JPH0771237B2 (ja) * | 1984-06-01 | 1995-07-31 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5036128A (ja) * | 1973-06-19 | 1975-04-05 | ||
| JPS52104863A (en) * | 1976-02-28 | 1977-09-02 | Jeol Ltd | Automatic contrast adjusting device for video signal |
| JPS5315131A (en) * | 1976-07-27 | 1978-02-10 | Canon Inc | Detecting method for sharpness of objective image |
| JPS53109419A (en) * | 1977-03-07 | 1978-09-25 | Omron Tateisi Electronics Co | Pick up unit |
-
1978
- 1978-12-22 JP JP15884578A patent/JPS5585173A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5036128A (ja) * | 1973-06-19 | 1975-04-05 | ||
| JPS52104863A (en) * | 1976-02-28 | 1977-09-02 | Jeol Ltd | Automatic contrast adjusting device for video signal |
| JPS5315131A (en) * | 1976-07-27 | 1978-02-10 | Canon Inc | Detecting method for sharpness of objective image |
| JPS53109419A (en) * | 1977-03-07 | 1978-09-25 | Omron Tateisi Electronics Co | Pick up unit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5585173A (en) | 1980-06-26 |
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