DE3151743C2

DE3151743C2 -

Info

Publication number: DE3151743C2
Application number: DE3151743A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Minami-Ashigara Kanagawa Jp Shiota
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1980-12-29
Filing date: 1981-12-29
Publication date: 1990-03-08
Also published as: US4473797A; JPS57111421A; DE3151743A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Meßgerät der im Oberbe griff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Im Falle einer Fühlerreihe für Lichtnachweis ist eine Schaltung zur Korrektur der Änderungen im Verstärkungs faktor (Änderungen der Empfindlichkeit) und zur Änderung der Basisablage (Änderungen des Dunkelstromes) erforder lich, um geringe Lichtmengen mit hoher Präzision zu mes sen. Bei dieser Art von Schaltung sind die mit den ein zelnen Fühlerelemeten verbundenen Verstärker mit Ab gleichwiderständen ausgerüstet, durch die ein Abgleich unabhängig für jedes einzelne Fühlerelemet durchgeführt werden kann. Unter dem Begriff "einzelnes Fühlerelement" ist im folgenden in einigen Fällen die einzelne Elemen teneinheit oder in anderen Fällen auch die Schaltung zu verstehen, die aus einem einzelnen Element und einem da ran angeschlossenen Verstärker besteht. In der genannten Schaltung wird der Verstärkungsfaktor eingestellt, um Va riationen in der Empfindlichkeit und Lichtmenge für die einzelnen Elemente zu korrigieren. Die Einstellung der Basislinie wird durchgeführt, um Dunkelstromänderungen unter den einzelnen Fühlerelementen sowie Basisablagen der Verstärker selbst zu korrigieren. Je nachdem, was von der Meßschaltung veranlaßt wird, werden die Ausgangssi gnale der Verstärker in die nächste Stufe der Signalverarbeitungsschaltung entweder über einen Multi plexer (Schalteinrichtung) oder direkt weitergeleitet.

In Systemen dieser Art ist es erforderlich, zwei Ab gleichwiderstände für jeden einzelnen Fühler vorzusehen, nämlich einen zum Abgleich des Verstärkungsfaktors und einen zum Abgleich der Basisablage. Dies ist mit folgen den Nachteilen verbunden:

1. hohe Kosten;
2. eine große Baugröße der Schaltung; und
3. eine mühsame Justierung.

In anderen Systemen werden die Ausgangssignale der ver schiedenen Elemente zunächst einem Multiplexer und von dort einem Verstärker zugeführt. Wenngleich dieses System die obengenannten Nachteile nicht aufweist, hat es fol gende Mängel:

1. Eine Messung mit hoher Präzision ist nicht möglich, da keine Korrektur der Empfindlichkeitsschwankungen und Dunkelstromschwankungen über die verschiedenen Elemente vorgenommen werden kann; und
2. die Messung kleiner Ströme ist schwierig, da der Leckstrom od. dgl. des Multiplexers einen direkten Ein fluß auf das Fühlerausgangssignal aufweist.

Bei einem solchen, aus Electronics, 19. Januar 1978, Sei ten 113 bis 119 bekannten System kann anstelle einer Korrektur mit Hilfe eines Widerstandsnetzwerkes auch eine mit Software programmierte Korrektur vorgenommen werden, deren Art jedoch nicht näher angegeben ist.

Aus der US-PS 37 50 155 ist ein Meßgerät mit einer Viel zahl von Temperaturfühlern als Fühlerelemente bekannt, die jeweils im Rückkopplungspfad eines Verstärkers ange ordnet sind. Neben diesen, jeweils mit einem Temperatur fühler versehenen Verstärkern ist ein weiterer Verstärker vorgesehen, der einen bestimmten Rückkopplungswiderstand anstelle eines Temperaturfühlers aufweist. Alle Verstär ker erhalten an ihrem Eingang die Ausgangsspannung einer Bezugsspannungsquelle. Die Ausgänge aller Verstärker sind mit Eingängen einer Multiplexerschaltung verbunden, deren Ausgang über eine Übertragungsleitung mit einer zentralen Verarbeitungseinrichtung verbunden ist. In dieser zentra len Verarbeitungseinrichtung befindet sich eine Linearisierungsschaltung, die ebenfalls über Software programmiert ist, wozu eine Aufsuchtabelle benutzt wird. Mit Hilfe des nur den Rückkopplungswiderstand anstelle eines Temperaturfühlers aufweisenden Verstärkers wird das Ausgangssignal der Bezugsspannungsquelle an die zentrale Verarbeitungseinrichtung übertragen und dort mit einem bestimmten Sollwert verglichen, um einen entsprechenden Fehlerfaktor zu ermitteln. Mit Hilfe dieses Fehlerfaktors werden dann in der Aufsuchtabelle Korrekturwerte aufge sucht und zur Korrektur der Ausgangssignale der anderen Verstärker benutzt.

Aus der DD-PS 1 41 081 ist eine Schaltungsanordnung zur Fehlerkorrektur bei einer Analogsignalübertragung be kannt, bei der ein Synchronimpuls mit einem bestimmten Potential und einem feststehenden Spannungswert sender seitig erzeugt wird, der dann empfängerseitig zur Deco dierung und zur Korrektur der übertragenen Analogsignale dient. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung findet aber allein eine Korrektur der übertragenen Analogsignale hinsichtlich von während ihrer Übertragung bzw. Codierung aufgetretenen Fehlern statt, nicht dagegen von Fehlern, die bei der Messung und Anfangsverstärkung der Analogsi gnale entstehen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßgerät mit Vielelementenfühler zu schaffen, das für Hochpräzi sionsmessungen geeignet ist, ohne daß Abgleichwiderstände für den Verstärkungsfaktor und für die Basislinienablage beim Verstärker eines jeden einzelnen Fühlerelementes vorgesehen sein müssen.

Bei einem Meßgerät der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

In dem Meßgerät mit Vielelementenfühler gemäß der Erfindung sind keine Abgleichwiderstände für den Verstärkungsfaktor und für die Basislinienablage für jeden Verstärker eines einzelnen Fühlerelementes vorgesehen. Statt dessen werden die Ausgangssignale der Verstärker ohne Verstärkungsfaktorkorrektur und ohne Basisablagekorrektur sequentiell durch einen Multiplexer oder dergleichen auf die nachfolgende Meß stufe geschaltet, und der Verstärker der nachfolgenden Stufe, der das Ausgangssignal des Multiplexers empfängt, ist hinsichtlich seines Verstärkungsfaktors und seiner Basislinie einstellbar. Die Einstellung des Verstärkungs faktors und der Basislinie dieses Verstärkers werden entsprechend jedem einzelnen Element (einschließlich seines Verstärkers) des Fühlers, welches Element durch den Multiplexer ausgewählt worden ist, eingestellt. Auf diese Weise wird die zuvor genannte Korrektur durchgeführt. Da die Messung in der Re gel mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden muß, ist es ebenfalls erforderlich, die Verstärkungsfaktor- und Basislinieneinstellung des Verstärkers mit hoher Geschwindigkeit durchzuführen. Hierzu wird die Änderung des Verstärkungsfaktors und der Basisablage für die ein zelnen Elemente in einem Speicher vorweg gespeichert und der Verstärkungsfaktor sowie die Basisablage des Ver stärkers werden von außen auf der Grundlage der ge speicherten Werte gesteuert. Das System eignet sich be sonders, wenn ein Mikrocomputer verwendet wird, um die Steuerung auszuführen.

Zwar erfordert das Meßgerät mit Vielelementenfühler ge mäß der Erfindung einen Speicher, um die Verstärkungs faktoren und Basisablagewerte für die einzelnen Elemente des Fühlers zu speichern, es sind jedoch keine Abgleich widerstände für den Verstärkungsfaktor und die Basis linieneinstellung der einzelnen Fühlerelemente erfor derlich. Wenn folglich die Anzahl der einzelnen Elemente groß ist, sind die Gesamtkosten der Schaltung gering und da darüber hinaus die Einstellung für Basisablage und Verstärkungsfaktor separat für jedes Fühlerelement vorgenommen werden, kann eine hohe Meßgenauigkeit er reicht werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Figur zeigt ein Blockschaltbild des wesentlichen Teiles eines Meßgerätes mit Vielelementenfühler gemäß der Erfindung.

In der Figur kennzeichnen die Symbole 1-1, 1-2, . . . 1-n die einzelnen Elemente eines Photodetektors 1. An diese Elemente 1-1, . . . , 1-n sind Verstärker 2-1, 2-2, . . . , 2-n angeschlossen, die mit Festwiderständen 3-1, 3-2, . . . , 3-n zur Strom-Spannungs-Wandlung ausge rüstet sind. Die Ausgangssignale der Verstärker 2-1, . . . 2-n werden alle einer Schalteinrichtung, beispielsweise einem Multiplexer 4 zugeführt, der durch eine Schalt steuerschaltung 4 A gesteuert wird. Das Ausgangssignal des Multiplexers 4 enthält Verstärkungsfaktor- und Basisablageänderungen.

Der Ausgangsanschluß des Multiplexers 4 ist an einen Eingangsanschluß einer Addierschaltung 5 angeschlossen. Der andere Eingang der Addierschaltung 5 ist an den Ausgangsanschluß einer Generatorschaltung 6 zur Erzeu gung einer Basisablagekorrekturspannung angeschlos sen. Der Ausgangsanschluß der Addierschaltung 5 ist mit einem Verstärker 8 mit variabler Verstärkung ver bunden, dessen Verstärkung elektrisch durch eine Ver stärkersteuerschaltung 7 gesteuert wird. Das Ausgangs signal des Multiplexers 4 wird hinsichtlich seiner Basislinie durch die Addierschaltung 5 und danach hin sichtlich seines Verstärkungs- oder Proportionalitäts faktors durch den Verstärker 8 mit variabler Verstär kung eingestellt.

Die Steuerung der Addierschaltung 5 (der Generator schaltung 6 zur Erzeugung einer Basisablagekorrektur spannung) und des Verstärkers 8 mit variabler Ver stärkung wird in der unten beschriebenen Art und Weise durch eine Meßschaltung oder Meßeinheit 9, eine Speichereinheit 10 und ei ne Basisablagesteuereinheit 11 durchgeführt.

Zunächst werden die Ausgangssignale der einzelnen Ele mente 1-1, 1-2, . . ., 1-n, die zu einer Zeit entstehen, in der der Photodetektor 1 nicht dem Licht ausgesetzt ist, sequentiell durch den Multiplexer 4 abgefragt und an die Meßeinheit 9 weitergeleitet, wo sie gemessen wer den. Das von der Meßeinheit 9 zu dieser Zeit erzeugte Ausgangssignal ist repräsentativ für die Gesamtänderung in der Basisablage, die durch Änderungen des Dunkel stromes des Photodetektors 1 und der Ablagewerte der Verstärker 2-1, 2-2, . . . , 2-n hervorgerufen wird. Das Ausgangssignal der Meßeinheit 9 für jedes einzelne Füh lerelement wird in der Speichereinheit 10 gespeichert. Danach wird der Photodetektor 1 gleichförmig Licht aus gesetzt, wobei keine Meßprobe vorhanden ist, und die Ausgangssignale der Fühlerelemente 1-1, 1-2, . . . , 1-n werden sequentiell durch den Multiplexer 4 abgefragt und an die Meßeinheit 9 zur Messung weitergeleitet. Das Ausgangssignal der Meßeinheit 9 zu dieser Zeit ist re präsentativ für die gesamten Schwankungen des Verstär kungsfaktors, die auf die Empfindlichkeitsunterschiede der einzelnen Fühlerelemente 1-1, 1-2, . . . , 1-n und die Unterschiede der Festwertwiderstände 3-1, 3-2, . . . , 3-n zurückzuführen sind. Das Ausgangssignal der Meßein heit 9 für jedes einzelne Fühlerelement wird in der Speichereinheit 10 gespeichert.

Die Speichereinheit 10 ist an die Steuereinheit 11 zur Proportionalitäts- und Basisablagesteuerung angeschlos sen. Die Proportionalitäts- und Basisablagesteuerung 11 ist an die Schaltsteuerschaltung 4 A angeschlossen, von der sie ein Signal erhält, das identisch dem Schalt steuersignal ist, das die Schaltsteuerschaltung 4 A dem Multiplexer 4 zuführt. Die Proportionalitäts- und Basis ablagesteuerung 11 verwendet dieses Signal, um aus dem Speicher 10 den Verstärkungsfaktor und den Ablagewert für die einzelnen Fühlerelemente, deren Ausgangssignal gerade gemessen werden soll, auszulesen. Der auf diese Weise ausgelesene Basisablagewert wird von der Pro portionalitäts- und Ablagewertsteuerung 11 zu dem Span nungsgenerator 6 für die Ablagekompensation geleitet, der eine Spannung zur Korrektur des Ablage- oder Null punktwertes erzeugt. Das heißt, der Generator 6 erzeugt eine Spannung vom selben Absolutwert, jedoch von umgekehrter Polarität, wie der Basislinienablagewert. Dieses Span nungssignal für die Basisablage wird der Addierschaltung 5 zugeführt, wo es dem Ausgangssignal des Fühlerelemen tes hinzuaddiert wird, wodurch dessen Basisablage korri giert wird. Andererseits wird der Proportionalitäts- oder Verstärkungsfaktor, der aus der Speichereinheit 10 ausgelesen wird, von der Proportionalitäts-Ablage steuerung 11 zu der Verstärkersteuerung 7 geführt, durch die der Verstärkungs- oder Proportionalitätsfaktor des Ausgangssignales des Fühlerelementes auf einen speziellen Wert auf der Basis des (ausgelesenen) Ver stärkungsfaktors eingestellt wird. Auf diese Weise wird der Ausgangswert des Fühlerelementes auf einen Wert kor rigiert, der frei von Fehlern ist, die auf Schwankungen in der Basisablage, der Empfindlichkeit oder derglei chen zurückzuführen sind. Das Meßgerät mit Vielelementen fühler ermöglicht so eine Messung mit hoher Genauigkeit. Sofern die Baugruppen in der oben beschriebenen Schaltung betroffen sind, kann beispiels weise ein gewöhnlicher Digital/Analog-Wandler als Ge nerator 6 für das Basisablagekompensationssignal ver wendet werden. Ein multiplizierender Digital/Analog- Wandler kann für den Verstärker 8 mit variablem Ver stärkungsfaktor und ein Analog-Digital-Wandler für die Meßeinheit 9 eingesetzt werden. Ein Mikrocomputer kann die Speichereinheit 10 und die Proportionalitätsfaktor- und Ablagesteuerung 11 darstellen. Folglich kann die Schaltung relativ einfach ohne Spezialbauteile aufgebaut werden.

Aus der vorangehenden Beschreibung geht hervor, daß bei einem Meßgerät mit Vielelementenfühler zwar eine Speichereinheit zur Speicherung der Verstärkungsfaktoren und Basisablagewerte der einzelnen Fühlerelemente erforderlich ist, jedoch keine Verstärkungsfaktor- und Basisablageeinstell mittel für jedes einzelne Element vorzusehen sind. Wenn folglich der Fühler aus einer Vielzahl von Elementen be steht, sind die Gesamtkosten geringer als bei Schaltun gen nach dem Stande der Technik. Die Kosten dieses Meß gerätes sind etwa die gleichen wie bei einem konventionellen Meßgerät, wenn die Zahl der einzelnen Fühlerelemente etwa bei 10 liegt, während die Kosten progressiv geringer werden als beim konventionel len Meßgerät, wenn die Zahl der Fühlerelemente ansteigt. Da des weiteren die Zahl der Abgleichwiderstände, die eine Justierung erfordern, geringer ist, ist weniger Ab gleicharbeit erforderlich. In einer Vorrichtung mit 16 Fühlerelementen beträgt die Zeit für den Abgleich einer konventionellen Vorrichtung etwa 10 Minuten, wobei davon ausgegangen ist, daß etwa 30 Sekunden für einen Abgleichwiderstand erforderlich sind. Bei dem hier beschriebenen Meßgerät beträgt andererseits die erforderli che Zeit etwa 1 Sekunde, wobei geringfügige Schwankungen auftreten können, die von der verwendeten Folge abhängen. Da des weiteren die Zahl der platzbeanspruchenden Ab gleichwiderstände geringer ist, ist das Meßgerät kleiner. Im Falle der Ver wendung eines Mikrocomputers zur Steuerung bestehen wei tere Vorteile darin, daß es einfach ist, viele Funktio nen der Elemente oder der Schaltungen zu ermitteln und daß die Einstellung vor der eigentlichen Messung ein fach ist, da die Folge zur Messung und Speicherung des Proportionalitätsfaktors und Ablagewertes leicht automa tisiert werden kann, so daß es möglich ist, konsistente Messungen frei von Zeitdrift oder Temperaturdrift durch zuführen. Eine besonders wirksame Anwendung liegt in der Hochpräzisionsmessung bei einem Dreifarbendichteausgleich sowie in der Dreifarbenanaly se der Punktdichte eines Farbnegatives.

Claims

Meßgerät mit Vielelementenfühler, das einen aus einer Vielzahl von als Lichtnachweisfühler ausgebildeten Füh lerelementen bestehenden Fühler (1), eine Meßschaltung (9) zum unabhängigen Messen des Ausgangssignals, des Ab lagewertes und des Verstärkungsfaktors eines jeden Füh lerelementes und eine Schalteinrichtung (4) zum sequen tiellen Verbinden der Fühlerelemente mit der Meßschaltung (9) aufweist, um die Ausgangssignale eines jeden Fühler elementes unabhängig voneinander abzufragen, dadurch ge kennzeichnet, daß es einen Speicher (10) zum getrennten Speichern des Ablagewertes und des Verstärkungsfaktors für jedes einzelne Fühlerelement aufweist, daß eine durch die Schalteinrichtung (4) geschaltete Ausleseschaltung (11) zum Auslesen des gespeicherten Ablagewertes und des Verstärkungsfaktors für jedes der Fühlerelemente vorge sehen ist, daß eine Ablage-Korrekturschaltung (6) zwi schen der Schalteinrichtung (4) und der Meßschaltung (9) vorgesehen ist, um die Ablage des Ausgangssignales des jeweiligen Fühlerelementes aufgrund des durch die Ausle seschaltung (11) ausgelesenen Ablagewertes zu korrigie ren, daß eine Verstärkungsfaktor-Korrekturschaltung (7, 8) zwischen der Schalteinrichtung (4) und der Meßschal tung (9) vorgesehen ist, um das Ausgangssignal des jewei ligen Fühlerelementes auf einen speziellen Wert aufgrund des durch die Ausleseschaltung (11) ausgelesenen Verstär kungsfaktors zu korrigieren, und daß beim Messen und Speichern des Ablagewertes keines der Fühlerelemente mit Licht beaufschlagt ist, während beim Messen und Speichern des Verstärkungsfaktors alle Fühlerelemente mit Licht gleicher Intensität beaufschlagt sind.