DE3411690A1 - Fotoelektrische wandlervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine fotoelektrische Wandlervorrichtung zur Verwendung in einer Entfernungsmeßeinrichtung für das Messen der Entfernung zu einem aufzunehmenden oder an einer bestimmten Stelle angeordneten Objekt.

Es sind Entfernungsmeßeinrichtungen bekannt, bei denen eine Objektentfernung und ein zur Scharfeinstellung auf ein Aufnahmeobjekt erforderliches Ausmaß einer Aufnahmeobjektiv-Verstellung berechnet werden, das Aufnahmeobjektiv in die Scharfeinstellungslage verstellt wird und das Objektiv in dieser Lage angehalten wird.

Eine derartige Einrichtung weist eine fot.oelektrische Wandlervorrichtung auf, die das von dem Objekt kommende Reflexionslicht empfängt, um durch fotoelektrische Umwandlung ein elektrisches Laclungsmengensign;i 1 zu erzeugen, und die entsprechend dem Ladungsmengensignal ein Entfernungsmeßsignal abgibt.

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Bisher wurden als fotoelektr Lsches Wandlere leinent der vorstehend genannten Art ein hochempfindliches und schnell ansprechendes fotoelektrisches Wandlerelement verwendet. Einige solcher Wandlervorrichtungen sind so gestaltet, daß sie durch synchrone Integration proiiziertes Licht von Außenlicht bzw. Umgebungslicht unterscheiden, um auf statistische Weise den Einfluß des Außenlichts auszuschalten und damit allein eine Reflexionslichtkomponente herauszuziehen, die sich aus einem Lichtprojektionsvorgang ergibt. Wegen des Umfangs des synchronen Integrati.onsvorgangs kann jedoch der Integrieraufbau nicht unter Verwendung der gleichen integrierten Schaltung wie für einen fotoelektrischen Wandleraufbau vorgenommen werden. Infolgedessen besteht wegen der Verwendung von Verstärkern usw. an den fotoelektrisehen Wandlerelementen die hohe Wahrscheinlichkeit der Erzeugung von Rauschen bzw. Störungen.

Ferner werden in fotoelektrischen Speicherungs-Wandlerelementen mit Ladungskopplungsvorrichtungen (CCD) oder der-

*^u gleichen im allgemeinen auch die von den nutzbaren Informationen verschiedenen Außenlicht-Informationen gespeichert. Daher war es wegen des begrenzten Dynamikbereichs der verwendeten Ladungskopplungsvorrichtung unmöglich, ein brauchbares Signal/Störungsverhältnis bzw. einen brauchba-

^5 ren Stör- oder Rauschabstand zu erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine fotoelektrische Wandlervorrichtung zu schaffen, bei der eine Leuchtvorrichtung, die Entfernungsmeßlicht zu einem Entfernungsmeß- bzw. Aufnahmeobjekt hin abgibt und projiziert, zum abwechselnden Ausführen eines Lichtabgabevorgangs und einer Lichtabgabepause gestaltet ist; während der Lichtabgabe wird von dem Objekt Reflexionslicht empfangen, das eine Reflexionslichtkomponente aus dem von der Leuchtvorrichtung abgegebenen Licht und eine zweite Reflexionslichtkomponente

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aus dem Umgebungslicht wie dem Sonnenlicht oder einem Innenbeleuchtungslicht enthält; wenn kein Licht abgegeben wird, wird von dem Objekt Reflexionsl i cht empfangen, das sich ausschließlich aus dem Umgebungslicht ergibt; erfindungsgemäß soll die Differenz zwischen der während der Lichtabgabe empfangenen Reflexionslichtmenge und der während der Lichtabgabepause empfangenen Reflexionslichtmenge erzielt und damit ein von Stör- bzw. Rauschsignalen freies Entfernungsmeßsignal mit hervorragendem Stör- bzw. Rauschabstand erreicht werden.

Ferner soll mit der Erfindung eine fotoelektrische Wandlervorrichtung geschaffen werden, die einfach aufgebaut ist und die den Einsatz einer integrierten Schaltung ermöglicht. Hierzu wird die fotoelektrische Wandlervorrichtung so ge- " staltet, daß die Leuchtvorrichtung abwechselnd eine Lichtabgabe und eine Lichtabga.bepause wiederholt; ein fotoelektrischer Wandlerteil speichert an einem ersten Speicherteil einen Informationswert, der durch die fotoelektrische Um-Wandlung von Reflexionslicht mit Lichtkomponenten erzielt wird, von denen sich eine aus dem von der Leuchtvorrichtung abgegebenen Licht und die andere aus dem Umgebungslicht während der Lichtabgabe ergibt; ein weiterer fotoelektrischer Wandlerteil speichert an einem zweiten Speicherteil *° einen Informationswert, der durch die fotoelektrische Umwandlung von Reflexionslicht erzielt wird, das sich ausschließlich aus dem Umgebungslicht während der Lichtabgabepause ergibt.

*Q Weiterhin soll mit der Erfindung eine fotoelektrische Wandlervorrichtung geschaffen werden, die einen fotoelektrischen Wandlerteil, der von einem Objekt her Reflexions licht, das sich aus dem von der Leuchtvorrichtung während einer Lichtabgabe projizierten Licht ergibt, und weiteres RcfIexionslicht empfängt, das sich aus Sonnenlicht oder Innen-

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beleuchtungslicht (bzw. Außen- oder Umgebung;» licht) ergibt, eine einzelne Speichereinrichtung aus einem Speicherteil, der ein fotoelektrisches Umwandlungssignal aus ύον foloclektrischen Wandlereinrichtung während der Lichtabgabe der Leuchtvorrichtung speichert, und einem weiteren Speicherteil, der ein fotoelektrisches Umwandlungssignal aus der fotoelektrischen Wandlereinrichtung während einer Unterbrechung der Lichtabgabe der Leuchtvorrichtung speichert, und eine Umschaltanordnung aufweist, die Eingangsschaltglleder der Speichereinrichtung zwischen Zuständen für die Lichtabgabe und für die Lichtabgabe-Unterbrechung gegenseitig umschaltet und damit eine Vereinfachung des Aufbaus der Speichereinrichtung zuläßt.

Ferner soll mit der Erfindung eine fotoelektrische Wandlervorrichtung geschaffen werden, die einen fotoelektrischen Wandlerteil, einen ersten Speicherteil zum Speichern eines elektrischen Signals, das eine von dem Objekt her während der Lichtabgabe der Leuchtvorrichtung empfangene Reflexions-

lichtmenge darstellt, einen zweiten Speicherteil zum Speichern eines elektrischen Signals, das eine von dem Objekt her während der Unterbrechung der Lichtabgabe der Leuchtvorrichtung empfangene Reflexionslichtmenge darstellt, einen Rechenteil, der die von dem ersten und dem zweiten Speicherteil abgegebenen Speichersignale zusammensetzt und hieraus ein Entfernungsmeßsignal bildet, Übertragungsschaltglieder für die Übertragung der Speichersignale aus den Speicherteilen zu dem Rechenteil für diese Zusammensetzung und einen Schaltsteuerteil zum Steuern der Übertragungs-

° schaltglieder aufweist, wobei unter Nutzung des.abwechselnden Wiederholungszyklus der Lichtabgabe und der Lichtabgabe-Unterbrechung der Leuchtvorrichtung das während der Lichlabgabe ankommende Reflexionslicht und das während der Lichtabgabe-Unterbrechung ankommende andere ReflexionsIicht von dem einzigen fotoelektrischen Wandlerteil empfangen wird,

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die während dieser Zeiten erzielten fotoelektrischen Umwandlungssignale jeweils in dem ersten bzw. zweiten Speicherteil gespeichert werden und durch die Zusammensetzung

c bzw. Berechnung eine Reflexionslichtkomponente gewonnen wird, die sich ausschließlich aus der Lichtabgabe ergibt.

Allgemein soll mit der Erfindung eine Vorrichtung geschaf-. fen werden, die einen fotoelektrischen Wandlerteil aufweist, .₀ wobei fotoelektrisch umgesetzte Signale bei der Lichtabgabe der Leuchtvorrichtung und bei der L.ichtabgabe-Unterbrechung der Leuchtvorrichtung in einem ersten bzw. zweiten Speicherteil gespeichert werden und durch das Zusammensetzen der aus dem ersten und dem zweiten Speicherteil abgegebenen Signale ein Entfernungsmeßsignal erzielt Avird. .

Ferner soll mit der Erfindung eine fotoelektrische Wandlervorrichtung geschaffen werden, bei der ein fotoelektrischer Wandlerteil für den Empfang von einfallendem Licht in einen • ersten und einen zweiten Teil unterteilt ist, ein erster und ein zweiter Signalspeicherteil zum Speichern der fotoelektrisch umgesetzten Signale aus dem ersten und zweiten fotoelektrischen Wandlerteil während der Lichtabgabe der Leuchtvorrichtung ausgebildet sind, ein dritter und

ein vierter Signalspeicherteil zum Speichern der fotoelek-25

trisch umgesetzten Signale aus dem ersten und zweiten fotoelektrischen Waadlerteil bei der Lichtabgabe-Unterbrechung der Leuchtvorrichtung ausgebildet sind und die von dem ersten bis vierten Signalspeicherteil abgegebenen Signale

Additions- und Subtraktionsvorgängen unterzogen werden, um 30

ein Signal zu erfassen, das eine Reflexionslichtkomponente darstellt, welche sich ausschließlich aus der Lichtabgabe der Leuchtvorrichtung ergibt, so daß damit die Genauigkeit der Entfernungsmessung verbessert werden kann.

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

Fig. 1 bis 5 sind Schaltbilder, die Schaltungsanordnungen bei einer ersten Gruppe von Ausführungsbeispielen der fotoelektrischen Wandlervorrichtung zeigen.

Fig. 6(a), 6(b) und 6(c) sind Darstellungen, die das Konzept ,Q bei einer zweiten Gruppe von Ausführungsbeispielen der fotoelektrischen Wandlervorrichtung zeigen, -.

Fig. 7 zeigt schematisch den grundlegenden Aufbau eines fotoelektrischen Wandlerelements bei den Ausfüh-

_1K fungsbeispielen der zweiten Gruppe.

ίο .

Fig. 8A und 10 sind Schaltbilder von Schaltungen zum Verarbeiten von Schaltsignalen und Ausgangssignalen des fotoelektrischen Wandlerelements.

Fig. 8B ist ein Schaltbild einer Scharfeinstellungs-Steuerschal trmg.

Fig. 9 und 11 sind Zeitdiagramme.
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Die Fig. 1 ist e-in Schaltbild einer fotoelektrischen Wandlervorrichtung als erstes Ausführungsbe ispi el der lirfiiulung, während die Fig. 2 bis 5 Beispiele für Abwandlungen des er-

sten Ausführungsbeispiels zeigen. Nach Fig. 1 weist das 30

Ausführungsbeispiel eine Impulss.chaltung bzw. einen Impulsoszillator 1 zur Erzeugung von Bezugsimpulsen, einen Verstärker 2 und eine Leuchtvorrichtung 3 wie eine Leuchtdiode oder dergleichen auf. Die Leuchtdiode 3 ist so geschaltet,

daß sie entsprechend einem Zyklus von Impulssignalen hohen 35

und niedrigen Pegels aus dem Impulsoszillator 1 abwechselnd

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wiederholt Lichtabgabe-Vorgänge und Lichtabgabe-l'auson ausführt. Mit 4 ist eine Lichtabgabelinse bezeichnet. Mit 5 ist ein Entfernungsmeßobjekt bzw. im Falle der Anwendung der fotoelektrischen Wandlervorrichtung bei einer fotografischen Kamera ein Aufnahmeobjekt bezeichnet. Eine Lichtempfangslinse 6 ist so angeordnet, daß sie Reflexionslicht von dem Objekt 5 her aufnimmt. Ein fotoelektrischer Wandlerteil 7 ist zur fotoelektrischen Umwandlung des von dem Objekt her empfangenen Reflexionslichts gestaltet. Während der Zeit der Lichtabgabe der Leuchtvorrichtung, nämlich während der Abgabe eines Impulssignals H mit hohem Pegel aus dem Impulsoszillator 1 empfängt der fotoelektrische Wandlerteil 7 Reflexionslicht, das eine Lichtkomponente, die sich .aus der Lichtprojektion durch die Leuchtvorrichtung ergibt, und eine weitere Lichtkomponente enthält^ die sich aus. dem Umgebungslicht.wie dem Sonnenlicht oder dem Innenbeleuchtungslicht usw. ergibt, welches von dem von der Leuchtvorrichtung abgegebenen Licht verschieden ist, und setzt das Reflexionslicht auf fotoelektrische Weise

um. Wenn die Leuchtvorrichtung kein Licht abgibt, nämlich das von dem Imjpulsoszillator 1 abgegebene Impulssignal den niedrigen Pegel L hat, empfängt der fotoelektrische Wandlerteil 7 Reflexionslicht, das sich ausschließlich aus dem Umgebungslicht ergibt, und setzt dieses Reflexionslicht

° auf fotoelektrische Weise um.

Ein erster Ladungsspeicherte.il 11 zum Speichern elektrischer Ladung ist mit. einem Eingabeschaltglied 8 versehen, während ein zweiter Ladungsspeicherteil 12 mit einem Eingabeschalt-

³^ glied 10 versehen ist. Wenn der Impulsoszillator 1 das Signal mit dem Pegel H abgibt, gelangt die durch die fotoelektrische Umwandlung an dem fotoclektrisehen WandlcrLeil 7 erzeugte elektrische Ladung über das Schaltglied 8 und wird durch den Ladungsspeichertei.l 11 gespeichert. Wenn der Impulsoszillator 1 das Signal mit dem Pegel L abgibt, gelangt

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die elektrische Ladung, die an dem fot.oclekt r i schon Wand Lorteil 7 durch die fotoelektrische Umwandlung von einfallendem Licht erzeugt wird, welches sich ausschließlich aus dem Umgebungslicht ergibt, über das Schaltglied 10 und wird in dem zweiten Ladungsspeicherteil 12 gespeichert. Ein Tnverter 9 ist so geschaltet, daß das Schaltglied 10 durchgeschaltet wird, wenn das von dem Impulsoszillator 1 abgegebene Impulssignal den niedrigen Pegel L hat. Falls bei dem auf den fotoelektrischen Wandlerteil 7 fallenden Licht die Umgebungslichtkomponente größer als die Projektionslichtkomponente für das von der Leuchtvorrichtung abgegebene Licht ist, nimmt der Unterschied zwischen den an dem ersten und dem zweiten Ladungsspeicherteil 11 oder 12 erzeugten Signalen .einen kleinen Wert an, welcher für die Verwendung als Steuersignal für die Entfernungsmessung unzureichend " ist. Daher könnte in diesem Fall das Steuersignal einen falschen Entfernungsmeßvorgang ergeben. Ferner besteht die Möglichkeit, daß vor der Erzielung eines Di f ferenzruisgangssignals aus dem ersten und dem zweiten Ladungsspeicherteil

die Speicherteile in die Sättigung geraten können.

In der Fig. 1 stellt ein Block A einen Ladungs-Pegelmeßteil dar, der erfaßt, ob die gespeicherten Spannungssignalc aus dem ersten und dem zweiten Speicherteil einen vorbestimmten Pegel erreicht haben. Der Pegelmeßteil A weist zwei Vergleicher 13 und 14, die die Signale aus dem ersten und dem zweiten Speicherteil 11 bzw. 12 und ein durch Spannungsteilung mittels Widerständen 15 und 16 erzieltes Bezugsspannungssigrial aufnehmen, und ein ODER-Glied 17 auf, das an

°® die Ausgangsarischlüsse der Vergleicher 13 und 14 angeschlossen ist. Ein Block B stellt eine Schaltsteuerschaltung dar, die entsprechend einem von dem Pcgclmcßtcil Λ abgegebenen Signal das Weiterschalten des Betriebsvorgangs der fotoelektrischen Wandlervorrichtung auf einen nachfolgenden

^5 Schritt zur Berechnung zuläßt. Die Schaltsteuerschaltung B

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weist monostabile Kippstufen 18 und 3(> auf. Ii i ngabe-Scha I t glieder 20 und 21 sind so geschaltet, daß sie die Zuführung der Speichersignale aus dem ersten bzw. zweiten Speicherteil 11 und·12 zu den Eingangsanschlüssen eines Differenzverstärkers 22 steuern. Ein Schaltglied 23 ist so geschaltet, daß es die Zuführung eines von dem Differenzverstärker 22 erzeugten Signals zu einem Kondensator 24 ermöglicht, welcher zur Informationsspeicherung ausgebildet ist. Ein Block C stellt eine Erkennungseinrichtung dar, die für den als Speichereinrichtung dienenden Kondensator 24 vorgesehen ist und die Widerstände 28 und 29 sowie einen Vergleicher 27 aufweist. Die gemäß der Darstellung in Fig. 1 gestaltete Schaltung arbeitet folgendermaßen:

Die elektrischen Ladungen aus dem.fotoelektrischen Wandlerteil werden jeweils über das Schaltglied 8, das während der Lichtprojektion bzw. Lichtabgabe durchgeschaltet ist, bzw. das Schaltglied 10, das durch das Inversionssignal aus dem Inverter 9 während der Lichtabgabe-Unterbrechung durchgeschaltet ist, an den Speicherteilen 11 bzw. 12 gespeichert.

Die Differenz zwischen den an den beiden Speicherteilen gespeicherten elektrischen Ladungen bzw. Spannungen stellt eine Reflexionslichtkomponente dar, die sich aus der Lichtprojektion durch die Leuchtvorricht.ung ergibt. Der Wert dieser Differenz ist jedoch im Vergleich zu den gespeicherten elektrischen Ladungen klein, so daß daher dann, wenn die Außen- oder UmgebungsIichtkomponente groß ist, die Neigung zu einer Sättigung der Speicherteile vor dem Erzielen

^Q eines ausreichenden Differenzausgangssignals bestellt. Zur Lösung dieses Problems werden die gespeicherten elektrischen Ladungen mittels der Vcrgleicher 13 bzw. 14 jeweils mit der durch die Widerstände 15 und 16 erzielten Bezugsspannung verglichen. Daraufhin wird durch das Ausgangssig- nal des ODER-Glieds ermittelt, ob das Ausgangssignal eines

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der Speicherteile einen vorbestimmten Pegel crreirhl hai. Dadurch wird durch den Anstieg des von dem ODHR-Clied abgegebenen Signals die monostabile Kippstufe 18 getriggert. Infolgedessen gibt die monostabile Kippstufe 18 aus ihrem Q-Ausgangsanschluß ein Signal hohen Pegels mit einer festgelegten Länge an eine Leitung 19 ab. Über die Leitung 19 werden die Schaltglieder 20 und 21 durchgeschaltet, damit die gespeicherte Spannung dem Differenzverstärker 22 zugeführt wird. Das Rechenausgangssignal des Differenzvcr.stärkers 22 wird über das Schaltglied 23, das gleichzeitig rn.it den Schaltgliedern 20 und 21 durch das Signal an der Leitung 19 aus der Schaltsteuerschaltung B durchgeschaltet wird, an dem als Speicherteil dienenden Kondensator 2Ί gespeichert. Diese Gestaltung erlaubt die genaue Erfassung

des vorangehend genannten schwachen Differenzsignals durch eine interne Speicherung eines sozusagen einer Wechselspannung ähnlichen Differenzsignals unabhängig von einer Drift bzw. Versetzung über eine lange Zeitdauer.

Zu diesem Zweck müssen·die Vergleicher 13 und 14 so gestaltet werden, daß sie Eingangsfunktionen haben, die die gespeicherten elektrischen Ladungen für die Pegelmessung nicht beeinflussen. Der Differenzverstärker 22 muß auch so gestaltet sein, daß keine Informationen gestört bzw. vernichtet werden. Nach der Abgabe des Ausgangssignals aus diesem Differenzverstärker 22 wird durch den Anstieg des Q-Ausgangssignals der monostabilen Kippstufe 18 eine monostabile Kippstufe 36 getriggert. Daraufhin wird aus dem Q-Ausgangsanschluß der monostabilen Kippstufe 36 an eine Leitung 37 ein Impuls festgelegter Länge abgegeben: Dieser.Impuls schaltet Schaltglieder 25 und 26 durch, damit für den nächsten Speicherungsvorgang die an den Speicherteilen 11 und 12 gespeicherten elektrischen Ladungen abgeleitet bzw. abgeführt werden.

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Auf diese Weise wird an dem Kondensator bzw. Spei ehertci1 24 nur die Reflexionslichtkomponente Respeichert, die sich ausschließlich aus der Lichtabgabe der Louch t vorr i ch Lung ergibt. Danach wird das Erreichen eines ausreichenden Signalpegels 'durch die gespeicherte Reflexionslichtkomponente mittels des Vergleichers 27 ermittelt, welcher die Komponente mit einer über die Widerstände 28 und 29 erzielten. Bezugsspannung vergleicht. Der Vergleicher 27 erzeugt dann ein Ausgangssignal an einem Anschluß 30. Ferner wird das gespeicherte Signal aus einem Verstärker 31 an einem Anschluß 32 abgegeben. Ein Anschluß 33 ist so geschaltet, daß durch ein Signal hohen Pegels, das der Wirkung eines Masseverbindungs- bzw. Spannungsabsenkungs-Widerstands 34 entgegenwirkt, ein Schaltglied 35 durchgeschaltet wird, wo-

durch die elektrische Ladung des gespeicherten Signals abgeleitet wird.

Das Reflexionslicht, das das Außenlicht, enthält, wird daher mit einem hohen Signal/Störverhältnis bzw. Störabstand

oder Rauschabstand unter synchronisierter Integrierung während der Zeitdauer vor dem Anstieg der Spannung an dem Anschluß 30 auf den hohen Pegel nach der Änderung der Spannung an dem Anschluß 32 oder der Ableitung über den Anschluß 33 gemessen.

Die fotoelektrische Wandlervorrichtung besteht aus dem fotoelektrischen Wandlerteil, den Schaltgliedern, den Verglcichern und einem einzelnen Differenzverstärker und kann daher entsprechend einer Aufbauanordnung von Ladungskopplungsvorrichtungen (CCD) oder Metalloxidhalbleiter-Scha1-tungen (MOS) auf einem einzigen integrierten Schaltungsbaustein angeordnet werden. Daher kann ein synchronisiertes Differenzausgangssignal mit einem hohen Stör-Rauschabstand erzielt werden.

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Zur Differenzberechnung und Speicherlöschung bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Impulsoszillator 1 rückgesetzt, um die Funktion des Inverters 9 zu sperren. Diese Anordnung erlaubt eine fotoelektrische Umwandlung mit einer Reaktionszeit, die während der vorstehend genannten Zeitdauer aufgehoben ist.Ferner ist es auch möglich, elektrische Energie dadurch zu sparen, daß die elektrische Energie für die Lichtprojektion entsprechend der gespeicherten Menge des Differenzanteils der elektrischen Ladung verändert wird. Weiterhin ist es möglich, mehrere fotoelektrische Wandlereinheiten anzuordnen und die Differenz zwischen den Ausgangssignalen dieser Einheiten abzunehmen.

Selbstverständlich ist die erfindungsgemäße fotoelektrische Wandlervorrichtung nicht nur bei dem in Fig. 1 gezeigten optischen System, sondern auch bei dem optischen System einer einäugigen Spiegelreflexkamera, einer Videokamera oder einer Fernsehkamera anwendbar. Ferner erlaubt der Einsatz

der fotoelektrischen Wandlervorrichtung für die sog. automatische Scharfeinstelleinrichtung zum Ermitteln einer Objektentfernung durch das Empfangen von Reflexionslicht, von dem Objekt her eine hochgenaue automatische Scharfeinstellung.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung kann eine fotoelektrische Wandlervorrichtung, die durch die Vorgänge· des synchronen selektiven Integrierens und der durch dessen wiederholte Ausführung erzielten Integration einer Differenz eine Erfassung mit einem· hohen Stör- bzw. Rauschabstand und einem breiten Außenlicht-Dynamikbereich ermöglicht, nuf einfache Weise auf einem einzigen Ilalblei te !"plättchen angeordnet werden.

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Die Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbc isp i e 1 der Hrfindung. In der Fig. 2 bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 Schaltungen und Hlemonte, die die gleichen Funktionen wie diejenigen in Fig. 1 ausführen. Bei diesem Ausführungsbe.i spiel nach Fig. 2 werden jeweils an dom ersten und dem zweiten Speicherteil das Cotoelekt.rische Umwandlungssignal, das Reflexionslicht darstellt, welches während der Lichtabgabe der Leuchtvorrichtung empfangen wird, und das fotoelektrische Wandlersignal gespeichert, das Reflexionslicht darstellt, welches während der Unterbrechung der Lichtabgabe der Leuchtvorrichtung empfangen wird. Danach werden diese gespeicherten Ladungssignale vor ihrer Zuführung zu dem Rechenteil an einem Speicherteil gespeichert, wobei aus den an diesem Speicherteil gespeicherten Signalen die während der Lichtabgabe erzielte Re-" flexionslichtmenge erfaßt wird. Die Funktionsweise der Schaltung nach Fig. 2 ist folgende:

Während die Leuchtvorrichtung die Lichtabgabe und die Lichtabgabe-Unterbrechung ausführt, werden von dem fotoelektrischen Wandlerteil 7 nacheinander Reflexionslichtmengen empfangen, die sich aus der Lichtabgabe und dem UmgebungsLicht bzw. aus dem Umgebungslicht ergeben. Die auf diese Weise erhaltenen einfallenden Lichtmengen werden auf'fotoelektri- sehe Weise umgesetzt und über die Schaltglieder 8 und 10 an dem ersten bzw. zweiten Ladungsspeicherteil 11 bzw. 12 gespeichert. Die Differenz zwischen den an den Ladungsspeicherteilen 11 und 12 gespeicherten elektrischen Ladungen bzw. Spannungen stellt eine Reflexionslichtkomponente dar, die sich ausschließlich aus der Lichtabgabe bzw. Lichtproiektion ergibt. Falls jedoch diese Differenz im Vergleich zu den gespeicherten elektrischen Ladungen zu gering ist, nämlich die Außenlichtkomponente groß ist, würden die Ladungsspeicherteile in einen Sättigungszustand geraten, bevor ein ausreichendes Differenzausgangssignal erzielt, wird.

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Zur Lösung dieses Problems wird die gespeicherte Menge elektrischer Ladungen mittels des Speicherladungs-Pegelmeßteils A erfaßt. In diesem Pegelmeßteil Λ vergleichen die Vergleicher 13 und 14 die gespeicherten elektrischen Ladungen bzw. deren Spannung mit einer über die Widerstände 15 und Ib erzielten Bezugsspannung. Danach wird durch das Ausgangs*ignal des ODER-Glieds erfaßt, daß irgendeine der gespeicherten elektrischen Ladungen einen vorbestimmten Pegel erreicht hat. Ein dermaßen aus dem ODER-Glied abgegebenes ansteigendes Signal wird einem Schaltsteuerteil H zugeführt. Der Schaltsteuerteil E weist monostabile Kippstufen 18, 58, 63, 66 und 79 auf, die in mehreren Stufen geschaltet sind. Ausgangssignale 19, 59, 64, 67 und 74 des Schaltsteuerteils E steuern die Ausgabe-Schaltglieder 20 und 21 und die Schalt-

glieder 25 und 26 für die Ladungssteuerteile 11 und 12, Schaltglieder 52, 61 und 55 eines Speicherteils Π und Schaltglieder 23 und 68 eines Rechenteils F. In dem Schaltsteuerteil E wird durch das Ausgangssignal des PcgelmeßteiIs A die monostabile Kippstufe 18 getriggert bzw. in Betrieb ge-

setzt. Daraufhin wird von dem Q-Ausgangsanschluß der Kippstufe 18 das Sjgnal 19 mit hohem Pegel für eine festgelegte Länge abgegeben. Dieses Signal schaltet das Schaltglied 21 durch,· wodurch die in dem Speicherteil 12 gespeicherte elektrische Ladung mittels eines Verstärkers 50 verstärkt wird.

Das Signal 19 hohen Pegels an der entsprechenden Leitung 19 schaltet auch das Schaltglied 52 über ein ODER-Glied 51 durch, dessen Ausgangssignal durch das Signal 19 hohen Pegels den hohen Pegel annimmt. Über das dermaßen durchgeschaltete' Schaltglied 52 wird die Spannung für die elektri-

sehe Ladung einem ersten Speicherteil 53 zugeführt. Währenddessen wird das Schaltglied 55 über ein weiteres ODER-Glied 54 durchgeschaltet, dessen Ausgangssignal gleichermaßen den hohen Pegel annimmt. Über das dermaßen durchgeschaltete Schaltglied 55 wird die Spannung für die elektrisehe Ladung auch an einem zweiten Speicherteil 56 gespeichert.

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Wean danach der Pegel des Signals 19 bzw. an der Lei lung Ii) niedrig wird, nimmt eine Leitung 57 den hohen Pegrl an, wodurch die monostabile·Kippstufe 58 getriggert wird. Daraufhin wird ein Signal hohen Pegels festgelegter Länge einer Leitung 59 als Signal 59 zugeführt. Dieses Signal schaltet über ein ODER-Glied 60 das Schaltglied 61 durch. Bei durchgeschaltetem Schaltglied 61 wird die an dem ersten Speicherteil 53 gespeicherte elektrische Ladung bzw. Spannung abgeleitet. Wenn der Pegel an der Leitung 59 abfällt und derjenige an einer Leitung 62 ansteigt, wird die monostabile Kippstufe 63 in Betrieb gesetzt, so daß sie als Signal 64 an einer Leitung 64 ein Signal hohen Pegels festgelegter Länge bzw. Dauer abgibt. Dieses Signal schaltet das Schaltglied 20 .durch, so daß die an dem ersten Ladungsspeicherteil 11 gespeicherte elektrische Ladung durch den Verstärker 50 verstärkt wird. Währenddessen wird auch das Schaltglied 52 über das ODER-Glied 51 durchgeschaltet, dessen Ausgangssignal durch das Signal hohen Pegels an der Leitung 64 den hohen Pegel annimmt. Durch das Durchschalten dieses

Schaltglieds 52 wird die Spannung aus der elektrischen Ladung dem ersten Speicherten 53 zugeführt. Infolgedessen speichert der erste Speicher teil 53 nunmehr eine Spannung, die an dem Speicherte!1 11 als Summe aus dem Außenlicht und dem Reflexionslicht gespeichert worden ist. Währenddessen speichert der zweite .Speicherteil 56 die Speicherspannung aus dem Ladungsspeicherteil 12, die an dem Verstärker 50 die Außenl icht.menge darstellt.

Wenn dann der Pegel an der Leitung 64 abfällt und der Pegel °® an einer weiteren Leitung 65 ansteigt, wird die.monostabile Kippstufe 66 in Betrieb gesetzt, so daß sie an einer Leitung 67 e i.n Signal hohen Pegels mit festgelegter Länge bzw. Dauer als Signal 67 abgibt. Das Signal hohen Pegels an der Leitung 67 schaltet die Schaltglieder 68 und 23 durch. Bin Verstärker 69 setzt seine Eingangsspannung über einen Wi-

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derstand 70 in einen Strom b-'.w. eine c lekt r i sehe Ladung um und speichert diese an einem dritten Speicherteil 21. Hierbei besteht die Eingangsspannung aus den in Reihe geschalteten Spannungen an dem ersten und dem zweiten Speicherteil 53 und 56, so daß die Eingangsspannung daher die Reflexionslichtmenge darstellt (Außenlichtmenge + Reflexionslichtmenge - Außenlichtmenge).

Wenn als nächstes der Pegel an der Leitung 67 abfällt und der Pegel an einer weiteren Leitung 71 ansteigt, wird die monostabile Kippstufe 79 in Betrieb gesetzt, so daß aus deren Q-Ausgangsanschluß an eine Leitung 74 ein Impulssigna] festgelegter Länge als Signal 74 abgegeben wird. Dieses Tmpulssignal schaltet die Schaltglieder 25 und 26 durch. Über

diese durchgeschalteten Schaltglieder werden für einen nächsten Speicherungsvorgang die an den Ladungsspeicherteilen 11 und 12 gespeicherten elektrischen Ladungen abgeleitet. Zugleich hiermit wird auch der Inhalt der Speicherteile 53 und 56 gelöscht, wobei die Schaltglieder 61 und

^^w 55 über die ODER-Glieder 60 und 54 durchgeschaltet werden.

Durch diese Vorgänge wird an dem Speicherteil 24 nur die ReFlexionslichtkomponente gespeichert, die sich aus der Lichtprojektion durch die Leuchtvorrichtung ergibt. Der Speicherpegel für die Reflexionslichtkomponente wird mittels des Vergleichers 27 mit der über die Widerstände 2-8 und 29 erzielten Bezugsspannung verglichen. Der Vergleicher 27 erzeugt an dem Anschluß 30 ein Speichersignal, wenn der gespeicherte Pegel einen ausreichenden Signalpegel erreicht. Dann wird das gespeicherte Signal auch von dem Verstärker 31 an dem Anschluß 32 abgegeben. Durch ein an den Anschluß 33 angelegtes Signal hohen Pegels, das der Wirkung des Spannungsabsenkungs-Widerstands 34 entgegenwirkt, wird das Schaltglied 35 durchgesch.nl let, wodurch die elektrische Ladung des gespeicherten Signals abgeleitet wird.

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Das dermaßen mit Außenlicht gemischte Reflexions 1 icht kann mit. einem hohen Stör- bzw. Ruuschabstand unter synchronisierter Integration während der Zeitdauer vor dem Ans ti ep, des Signals an dem Anschluß 30 auf den hohen Pegel nach der Änderung der Spannung an.dem Anschluß 32 oder der Ableitung der Spannung mittels des Anschlusses 33 gemessen werden. Da die fotoelektrische Wandlervorrichturig aus dem fotoelektrischen Wandlerte.il, den Schaltgliedern und Verstärkern besteht, kann sie leicht auf-einem einzelnen integrierten Schaltungsbaustein entsprechend dem Aufbau einer L.'idungs,-kopplungsvorrichtung oder einer MOS-Vorrichtung angeordnet werden, während zugleich ein synchronisiertes Differenzausgangssignal mit hohem Stör- bzw. Rauschabstand erzielt werden ka-nn. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann

die fotoelektrische Umwandlung mit einer Reaktionszeit außer während der vorstehend genannten Zeitdauer dadurch bewerkstelligt werden, daß der Tmpulsoszilla tor 1 während der Differenzberechnung und der Speicherlöschung außer Betrieb gesetzt wird, um die Funktion des Inverters 9 zu sperren.

Es ist ferner möglich,'elektrische Energie dadurch zu sparen, daß die elektrische Energie für die Lichtprojektion entsprechend der die Differenz darstellenden gespeicherten Menge der elektrischen Ladung verändert· wird. Ferner isles auch möglich, mehrere fotoelektrische Wandlereinheiten

anzuordnen und nur die Differenz zwischen den Ausgangssignalen derselben zu entnehmen.

Hin weiteres Aus führungsbeispiel der Erfindung ist gemäß der Darstellung in Fig. 3 gestaltet. Bei dem Ausführungs-

° beispiel nach Fig. 2 wurde die nn dem ersten Speicherteil 53 gespeicherte Spannung abgeleitet. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Speicherten jedoch so geschaltet, daß er mittels eines Schaltglieds 72 nnschlußfrei betrieben wird, wobei das Schaltglied 72 über ein ODER-Glied 73 so gesteuert wird, daß es bei dem Empfang der

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an dem Ladungsspeicherteil 11 gespeicherten elektrischen Ladung, zum Zeitpunkt des Berechnungs-Auslesens und zum Zeitpunkt der Gesamtlöschung durchgeschaltet wird.

Die Fig. 4 zeigt ein nächstes Ausführungsbeispiel. Tn diesem Fall sind der erste und der zweite Speicherteil 53 und 56 nach Fig. 2 so geschaltet, daß an ihnen die durch die fotoelektrische Umwandlung gewonnenen elektrischen Ladungen direkt gespeichert werden. Im einzelnen werden diese elektrischen Ladungen durch die Speicherteile auf wiederholte Weise selektiv während der Lichtprojektion und während der Unterbrechung der Lichtprojektion der Leuchtvorrichtung über ODER-Glieder 73 und 54 sowie Schaltglieder 72 und 55 eingespeichert. In diesem Fall werden die abwechselnd abgegebenen gespeicherten Spannungen mittels eines Verglei-· chers 13 verglichen. Vor einem Sattigungszustand wird eine monostabile Kippstufe 66 getriggert. Danach wird auf gleichartige Weise wie gemäß Fig. 2 nur die dermaßen erzielte Differenzinformation an dem Speicherteil 24 gespeichert. Danach wird eine monostabile Kippstufe 19* in Betrieb gesetzt, um über_# die ODER-Glieder 54 und 73, die Schaltglieder 72 und 55 und ein Schaltglied 75 die an den Speicherteilen 53 und 56 gespeicherten elektrischen Ladungen abzuleiten .
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Die Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem Fehlerfaktoren durch die Verwendung eines einzigen Speicherteils verringert sind. Während der Lichtprojektion wird mit Ausnähme eines Auslesevorgangs über ein UND-Glied 80 an einer Signal leitung 81 ein Signal hohen Pegels erzeugt. Dieses Signal hohen Pegels gelangt über ein ODF=R-Gl i cd 82 und schaltet Schaltglieder 83 und 84 durch, wodurch die während der Lichtprojektion durch die fotoelektrische Umwandlung erzielte elektrische Ladung an der rechten Seite bzw. einem rechten Belag eines Speicherteils 85 gespeichert

-22- DE 3K2O

wird. Während der Lichtprojektionsunterbrechung wird mit Ausnahme eines Auslesevorgangs über ein UND-Glied Sf) an einer Signalleit.ung 87 ein Signal hohen Pegels erzeugt. Das dermaßen erzeugte Signal hohen Pegels gelangt über ein ODER-Glied 88 und schaltet Schaltglieder 89 und 90 durch, so daß die während der Lichtprojektionsunterbrechung durch • die fotoelektrische Umwandlung erzielte elektrische Ladung an der linken Seite bzw. dem linken Belag des Speicherteils 85 gespeichert wird. Die Sättigung dieses Speicherteils erfolgt während der Z^it der Lichtprojektion. Daher wird das Potential an dem Speicherteil 85 mittels eines Vergleichers 13 verglichen. Das Ausgangssignal des Vergleichers setzt eine monostabile Kippstufe 66 in Betrieb, damit an einem Speicherteil 24 allein die Differenz information inte--

gr.iert wird. Im einzelnen werden durch niedrigen Pegel an' einer Leitung 71 die UND-Glieder 80 und 86 gesperrt. Ein Signal hohen Pegels an einer.Leitung 67 gelangt über das ODER-Glied 82 und schaltet, das Schaltglied 83 durch. Bei diesem Durchschalten des Schaltglieds 83 wird über einen

Verstärker 69 nur die an dem Speicherteil 85 gespeicherte Reflexionslichtkomponente an dem Speicherteil 24 integriert. Als nächstes wird die monostabile Kippstufe 19' in Betrieb gesetzt, wodurch über die ODER-Glieder 82 und 88 die Schaltglieder 83 und 89 durchgeschaltet werden. Hierdurch werden die an dem Speicherteil 85 gespeicherten elektrischen Ladungen abgeleitet. Die vorstehend beschriebenen Scha It- und Speichervorgänge können auf die gleiche Weise mit Potentialen innerhalb eines verwendeten Halbleiters bewerkstelligt werden.

H ine Weitere Gruppe von Ausführungsbcispie lon dor Erfindung ist gemäß der Darstellung in den I-'ig. d(a) bis Il gestaltet. Die fotoelektrische Wandlervorrichtung ist in diesen Fällen eine Differenz-Wandlervorrichtung, die einen ersten und einen zweiten fotoelektrischen Wandlerteil aufweist, welche

-23- DH 38 20

zum Empfangen von Reflexions Licht von einem Objekt her und zum Ändern ihrer elektrischen Ladungsmenge mit der empfangenen Lichtmenge ausgebildet sind; ein erster und ein zweiter Ladungsspeicherteil sind zum Speichern der während der Lichtabgabe der Leuchtvorrichtung von dem ersten bzw. zweiten fotoelektrischen Wandlerteil erzeugten elektrischen Ladungen ausgebildet; ein dritter und ein vierter Ladungsspeicherteil sind zum Speichern der bei der Lichtabgabe-Pause der Leuchtvorrichtung von dem ersten hzw. zweiten fotoelektrischen Wandlerteil erzeugten elektrischen Ladungen ausgebildet. Über eine Ladungsspeichereinrichtung und eine Schalteinrichtung werden die Differenz zwischen den Werten der an dem ersten und dritten Ladungsspeicherteil gespeicherten elektrischen Ladungen und die Differenz zwischen den Werten der an dem zweiten und vierten Ladungsspeicherteil gespeicherten elektrischen Ladungen berechnet. Die fotoelektrische Wandlervorrichtung ist hinsichtlich der Signalausleseeigenschaften hervorragend und ergibt ein Signal mit hohem Störbzw. Rauschabstand. Bei der Verwendung der Vorrichtung in

einem Entfernungsmeßsystem, ergibt sie ein zufriedenstellendes Ausgangssignal.

Die Fig. 6(a), 6(b) und 6(c) zeigen eine fotoelektrische Differenz-Wandlereinrichtung zur Verwendung in einer Differenz-Sensorvorrichtung. Gemäß Fig. 6(a) bewirkt bei der Projektion von Licht aus einer Lichtquelle das Reflexionslicht von einem aufzunehmenden Objekt her, daß zwei fotoelektrische Wandlerteile A1 und B1 jeweils elektrische Ladungsmeng'en A und B erzeugen. Wenn der Lichtprojektions-

Vorgang endet, bewirkt das Umgebungsl .ich i., daß die Totoelektrischen Wandlerteile elektrische Ladungsmengen AO und BO erzeugen, wie es schematisch in der Fig. 6(a) gezeigt ist. Aus den fotoelektrischen Wandlerteilen A1 und BT wird eine Summenmenge aus den elektrischen Ladungen Α+Λ0 und eine weitere Summenmenge aus den elektrischen Ladungen B+BO

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erzielt, die jeweils an einem ersten bzw. zweiten Ladungsspeicherteil Λ2 bzw. B2 gespeichert werden. Während der Lichtprojektionsunterbrechung werden die an den fotoolcktrischen Wandlerteilen A1 und B1 erzeugten elektrischen Ladungen AO und BO jeweils an einem dritten bzw. vierten Ladungsspeicherteil A3 bzw. B3 gespeichert. Die Differenz zwischen diesen gespeicherten elektrischen Ladungen wird durch eine erfindungsgemäß gestaltete Differenzschaltung erzielt. Als Ergebnis werden, gemäß der Darstellung in Fig. 6(b) nur die elektrischen Ladungsmengen A und B erhalten, die der Reflexionslichtkomponente entsprechen, welche sich aus der Lichtprojektion ergibt. Wenn gemäß Fig. 6(el die elektrischen Ladungsmengen A und B einander gleich sind, ist anzunehmen, daß das Objektiv beispielsweise eines Entfernungsmeßsystems in der Scharfeinstellungslage steht. Falls A > B gilt, steht das Objektiv in einer Näheinstellungslage. Falls A ·'B gilt, steht das Objektiv in einer Weiteinstellungslage. In diesem Fall ist die Gestaltung, den Wert der elektrischen Ladungsmenge unverändert zu hal-

ten, für eine gleichmäßige Scharfeinstellungsgenauigkeit vorteilhaft, da sie für (A-B) eine nahezu konstante Steilheit in der Nähe einer Scharfeinstellungslage ergibt.

Die Fig. 7 zeigt ein Beispiel des fotoelektrischen Wandlerteils der fotoelektrischen Wandlervorrichtung zur Verwendung in einer üifferenz-Sensorvorrichtung. Die Wandlervorrichtung gemäß diesem Beispiel enthält einen ersten und einen zweiten fotoelektrischen Wandlerteil AS und BS, einen ersten und einen zweiten Ladungsspeicherteil AL und BL,

™ die während der Lichtprojektion die Summe des Roflcxionslichts aus der Lichtprojektion und dem Umgebungslicht speichern, einen dritten und einen vierten Ladungsspeicher teil AD und BD, die das IJmgebungslicht speichern, wenn kein Licht projiziert wird, Integrationslöschschaltglieder ICG1 und ICG2, die die von den fotoelektrischen Wandlerteilen

-25- DIi 38 20

AS und BS erzeugten elektrischen Ladungen ableiten, wenn ein Signal ^ICG hohen Pegel hat, Ladungsübertragimgs-Schaltglieder SHl und SH2, die die von den fotoelektrischen Wandlerteilen AS und BS erzeugten elektrischen Ladungen an den Ladungsspeicherteilen AL und BL speichern, wenn ein Signal ?fSH1 hohen Pegel hat, und an den Ladungsspeicherteilen AD und BD speichern, wenn ein Signal tfSH2 hohen Pegel hat, und Elemente D1 bis D4 sowie L1 bis L3, die einen Ladungsübertragungsteil bilden. Der.Ladungsübertragungsteil überträgt die an den Ladungsspeicherteilen gespeicherten elektrischen Ladungen zu einem Ladungs/Spannungs-Umsetzteil BC entsprechend Taktimpulsen /1 und φ2 für das Auslesen der Signale. Die an den Ladungsspeicherteilen AL, BL, AD und BD gespeicherten elektrischen Ladungen (A+AO), (B+BO), AO und BO

werden zerstörungsfrei über potentialfreie Schaltglieder

FG1 und FG2 ausgelesen. Dabei kann über eine Differenzverstärkerschaltung DA4 ein Signal VA + B gewonnen werden, das als (A+AO) + (B+BO) - (AO+BO) = A + B ausgedrückt werden kann. Ein Signalauslesevorgang erfolgt dann, wenn dieon

ses Ausgangssignal VA + B einen Bezugswert erreicht.

Die Fig. 8A zeigt als' ein Beispiel eine elektrische Schaltung zur Ansteuerung der fotoelektrischen Wandlereinrichtung. Die Fig. 9 ist ein Zeitdiagramm, das Betriebsvorgänge der wichtigen Teile nach.Fig. 8A veranschaulicht.

Wenn zu einem Zeitpunkt tO ein Stromversorgungsschalter SW eingeschaltet wird, wird an jedes der verwendeten Schaltungselemente 'die Spannung einer Stromquelle E1 angelegt. Dabei beginnt ein Oszillator OSC zu schwingen.' Hine Konstnntspnnnungsquelle REQ gibt eine Ausgangsspannung ab. Danach wechselt synchron mit dem Anstieg eines Impulses aus dem Oszillator OSC der Ausgangspegel eines UND-Glieds ANO auf den hohen Pegel und verbleibt auf diesem für eine kurze Zeitdauer, die durch einen Kondensator C20 und einen Widerstand

-26- DE 3820

R20 bestimmt ist. Dieses Ausgangssignal hohen Pegels aus dem UND-Glied ΛΝ0 bewirkt, daß eine monostabile Kippstufe ON1 einen Einzelimpuls erzeugt, um über ein ODER-Glied OR6 während der Zeit zwischen dem Zeitpunkt tO und einem Zeitpunkt t2 die an den fotoelektrischen Wandlerteilen der fotoelektrischen Speicherungs-Wandlereinrichtung verbliebenen unnötigen elektrischen Ladungen abzuleiten. Ferner werden während dieser Zeitdauer RS-Flip-Flops RF1 und RF5 rückgesetzt. Weiterhin erfolgt während einer kurzen Zeitdauer, die durch einen Kondensator C40 und einem Widerstand R40 bestimmt ist, über ein UND-Glied AN3 und ODER-Glieder OR8 und OR9 synchron mit dem Anstieg des Impulses des Oszillators OSC eine Anfangseinstellung eines D-Flip-Flops DF1. Danach we.rden die Impulse aus dem Oszillator OSC hinsichtlieh ihrer Frequenz geteilt, um Taktimpulse $1 und φ2 zu " erzeugen. Durch die Erzeugung dieser Taktimpulse werden die in den Ladungsspeicherteilen und dem Ladungsübertragungsteil zurückgebliebenen ungenutzten elektrischen Ladungen abgeleitet. Durch den hohen Pegel des.Impulssignals ■ aus dem Oszillator OSC-wird ein Transistor TrI durchgeschaltet. Wenn_< der Transistor TrI durchgeschaltet ist,bewirkt ein durch einen Widerstand R1 begrenzter Strom das Aufleuchten einer Leuchtdiode LD. Das Licht aus der Leuchtdiode wird über eine Lichtprojektionslinse LN1 auf ein auf-

^° zunehmendes Objekt OB projiziert. Das Objekt reflektiert das Licht. Das Reflexionslicht wird über eine Lichtempfangslinse LN2 auf dem fotoelektrischen Wandlerelement abgebildet. Falls in diesem Fall das Reflexionslicht-Bild auf dem mittleren Teil zwischen den benachbarten fotoelektrischen

^Q Wandlerteilen AS und BS abgebildet wird, werden.die Ausgangssignale dieser Wandlerteile AS und BS einander gleich, so daß daraus beispielsweise ein Entfernungsmeßsystem erfaßt, daß das Aufnahmeobjektiv in einer Scharfeinstellungslage steht. Wenn zu dem Zeitpunkt t2 der Ausgangspegel der monostabilen Kippstufe ON1 auf den niedrigen Pegel wechselt,

-2.7- DF. 3820

werden die elektrischen Ladungen für das sich aus der Lichtprojektion ergebende Reflexionslicht an den Ladungsspeicherteilen AL und BL gespeichert, wenn das Ausgangssignal des Oszillators hohen Pegel hat. Abwechselnd hiermit

werden elektrische Ladungen entsprechend Reflexionslicht, das empfangen wird, wenn kein Licht projiziert wird, an den Ladungsspeicherteilen AD und BD gespeichert, wenn das Ausgangssignal des Oszillators OSC niedrigen Pegel hat. Zugleich wechselt das Ausgangssignal des UND-Glieds AN3 auf den niedrigen Pegel, so daß die Zufuhr von Impulsen . zu dem Flip-Flop DF1 unterbrochen wird. Daraufhin wird das Signal φ2 auf dem hohen Pegel und das Signal $H.auf dem niedrigen Pegel gehalten, um das Einspeichern der elektrischen Ladungen zu ermöglichen. Wenn das Signal VA + B zu

■

einem Zeitpunkt t3 eine durch Widerstände R2 und R3 bestimmte Bezugsspannung übersteigt, nimmt der Ausgangspegel eines Vergleichers CP1 hohen Pegel an. Daher wird zu einem Zeitpunkt t4 über das ODER-Glied 0R1 synchron mit dem Anstieg eines von dem Oszillator OSC erzeugten Impulses das

RS-Flip-Flops RF1 gesetzt. Danach erzeugt eine monostabile Kippstufe ON2 -einen Einzelimpuls, um das Signal tflCG auf den hohen Pegel zu bringen. Das Signal ^ICG mit dem hohen Pegel beendet den Bildinforniations-Spe ichervorgang der fotoelektrischen Speicherungs-Wandlereinrichtung. Zu einem Zeit-

punkt t5 wird synchron mit dem Anstieg des Q-Ausgangssignals eines Flip-Flops DFO das Flip-Flop RF5 gesetzt. Dadurch erzeugt eine monostabile Kippstufe 0N4 einen Hinzelimpuls. Dieser Impuls wird über ein UND-Glied ANIO dem Flip-Flop DF1 zugeführt. Zum Auslesen der gespeicherten Bildinformation werden die Signale φ\ und φ2 ein- und ausgeschaltet. Synchron mit dem Anstieg des Ausgangssignals der monostabilen Kippstufe 0N4 wird eine Impulssteuerschaltung PCK angesteuert. Wenn zu einem Zeitpunkt tA ein Impuls $k erzeugt wird, wird mittels einer Abfrage/Halteschaltung SD1 eine Information VAD CAO) ausgelesen, die in dem Ladungs-

-28- DP, 3820

speicherteil AD gespeichert war. Wenn zu einem Zeilpunkt tB ein Impuls φΈ> erzeugt wird, wird eine an dem Ladungsspeicherteil AL gespeicherte Information VAI, ausgelesen und über eine Differenzverstärkerschaltung DA5 einer Ab-

frage/Halteschaltung SD3 zugeführt. Auf diese Weise wird in der .Abfrage/Halteschaltung SD3 die Information VAL - VAD gespeichert. Wenn zu einem Zeitpunkt tC ein Impuls- ^C erzeugt wird, wird eine Information VBD, die an dem Ladungsspeicherteil BD gespeichert war, ausgelesen und der Abfrage/Halteschaltung SD1 zugeführt. Zu einem Zeitpunkt tD wird ein weiterer Impuls φ~Ώ erzeugt. Daraufhin wird eine Information VBL, die an dem Ladungsspeicherteil BL gespeichert war, ausgelesen und einer Abfrage/Halteschaltung SD2 zugeführt.. Danach wird über die Differenzverstärkerschaltung DAS die Information VBL- VBD einer Abfrage/Halteschaltung SD4 zugeführt und in dieser gespeichert. Zugleich hiermit wird über eine Differenzverstärkerschaltung DA6 die Information (VAL - VAD) - (VBL - VBD) erfaßt und in einer Abfrage/Halteschaltung SD5 gespeichert. Aufgrund dieser Information wird dann über eine Steuerschaltung CKT ein Aufnahmeobjektiv _#in die Scharfeinstellungslage verstellt. Nach einem jeden Abfrage/Haltevorgang wird ein Signal ^RS zu einem Zeitpunkt t6 auf den hohen Pegel gebracht, um die dem Ladungs/Spannungs-Umsetzteil zugeführte Bildinformation zu löschen. Zu dem Zeitpunkt t6 wird synchron mit dem Anstieg des Q-Ausgangssignals des Flip-Flops DFO das Flip-Flop RF5 rückgesetzt. Danach wird der gleiche Vorgang wie derjenige während der Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten tO und t6 wiederholt. Die vorstehend genannte Steuerschaltung CKT ist

^⁰ gemäß der Darstellung·in Fig. RB ausgebildet. Tn.der Fig. 8B stellt ein Block 110 einen Fenstervergleicher dar, der nach dem vorangehend genannten Signal VA - B arbeitet. Ii i η Block 120 stellt eine Motortreiberschaltung dar. Mit M ist ein Motor bezeichnet. Der Motor M ist mit einem Linsenhalteelement verbunden, welches für eine Scharfeinstellungslinse vorgesehen ist.

-29- I)I; 382 0

Bei der Schaltung nach Fig. 8B wird die Linse als in der Scharfeinstellungslage stehend betrachtet, wenn der Wert des Signals VA-B zwischen Werten VR1 und VR2 gemäß der grafischen Darstellung in Fig. 6(c) liegt. Falls VA-B

^s VR1 gilt, dreht der Motor M beispielsweise im Uhrzeigersinn, um die Scharfeinstellungslinse in den Scharfeinstellungsbereich zu bringen. Falls VA-B ■ VR2 gilt, dreht der Motor M beispielsweise entgegen dem Uhrzeigersinn, um die Linse in den Scharfeinstpllungsbereich zu verseilen. Wenn das Signal VA-B einen Wert zwischen den Werten VR1 und VR2 hat, haben die Ausgangssignale von Vergleichern CP10 und CP11 hohen Pegel, so daß nur Transistoren Tr11 und Tr13 durchgeschaltet werden und damit der Motor M fest stehenbleibt, damit die Linse in dem Scharfeinstellungsbereich verbleibt. Bei dem Zustand VA-B; VR1 gibt der Vergleicher CP10 ein Signal niedrigen Pegels und der Vergleicher CP11 ein Signal hohen Pegels ab. Dadurch werden ein Transistor Tr10 und der Transistor TrI3 durchgeschaltet, so daß für den Antrieb des Motors M ein Strom in der Richtung IA gemäß

der Darstellung in Fig·. 8B fließt. Bei dem anderen Zustand VA - B<VR2 gibt der Vergleicher CP10 ein Signal hohen Pegels und der andere Vergleicher CP11 ein Signal niedrigen Pegels ab. Dadurch werden der Transistor Tr11 und ein Transistor Tr12 durchgeschaltet, um den Motor M mit einem Strom zu betreiben, der in der Richtung IB gemäß Fig. 8B fließt.

Gemäß einer Gestaltung nach dem Stand der Technik erfolgt die Zusammensetzung bzw. Berechnung an Informationen, die auf zeitlich serielle Weise erzeugt werden, über Abfrage/ Halteschaltungen und Differenzverstärkerschaltungen. Eine derartige Schaltungsanordnung ist jedoch nicht nur kompliziert, sondern macht auch die Verwendung bipolarer Transistoren erforderlich, so daß sie kaum als eine Einheit

mit einem Differenz-Sensorteil gestaltet werden kann. 35

-30- ΠΠ 382 0

Dem gegenüber kann erfindungsgemäß die Berechnung auf genaue Weise über die Ladungsspeichereinrichtung und die Schalteinrichtung mit einer einfachen Schaltungsanordnung bewerkstelligt werden, welche als eine Einheit mit dem Differenz-Sensor gestaltet werden kann.

Die Fig. 10 zeigt als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung eine elektrische Schaltung. Dieses Ausführungsbeispiel enthält eine Ansteuerungsschaltung CNT zur Ansteuerung der fotoelektrischen Wandlereinrichtung SPD nach Fig. 8A, eine Schaltung PDK, die der Impulssteuerschaltung PCK nach Fig. 8A entspricht und die zum Steuern einer Schalteinrichtung AG1 bis AG3, BG1 bis BG3 und CG1 ausgebildet ist, eine. Ladungsspeichereinrichtung aus Kondensatoren C50 bis C54, Feldeffekttransistoren FG1 und FG2, die in Verbindung mit Widerständen R50 bzw. R51 jeweils eine Sourcefolgerschaltung bilden, und Bezugsspannungen VC1 und VC2, die auf geeignete Werte eingestellt sind.

Die Fig. 11 ist ein Zeitdiagramm, das die Funktionsweise der wichtigen .Teile in Fig. 10 veranschaulicht. Gemäß Fig. 11 arbeitet die elektrische Schaltungsanordnung nach Fig. 10 folgendermaßen: Wenn zu einem Zeitpunkt tA an einem Anschluß Vo die Information VAD abgegeben wird, werden Analogschaltglieder AG1 und AG3 du.rchgeschaltet, während ein weiteren Analogschaltglied AG2 gesperrt wird. Infolgedessen wird die Spannungsinformation VAD - VC1 an dem Kondensator C50 gespeichert.

* Wenn zu einem Zeitpunkt tA1 die Analogscha1tglicdcr AGI

und AG3 gesperrt werden und das Analogschaltglied AG2

durchgeschaltet wird, wird eine Ausgangsspnnnung VOTI(A) an einem Anschluß V0T1 zu

. VOTKA) = VC2 - (VAD- VC1 ) .

"'3A11690

-31- DE 382 0

Wenn zu einem Zeitpunkt tB an dem Anschluß Vo die Information VAL abgegeben wird, wird das Analogschaltglied AG1 durchgeschaltet, während die Analogscha 1 tglieder Λ(Ί2 und AG3 gesperrt werden. Daher wird die Spannungsinformation VAL - VC2 an dem Kondensator C51 gespeichert. Zugleich wird ein Ausgangssignal V0T1(B) an dem Anschluß VOTl zu

VOTI(B) = VOTI(A) + VAL - VC2

= VAL - VAD ' + VC1

wobei eine Änderung gemäß der Darstellung in Fig. 11 stattfindet. D.h., basierend auf der Bezugsspannung VC1 wird die Differenz zwischen VAL und VAD erzielt.

Ferner werden zu dem Zeitpunkt tB Anaiogschaltglieder BGl und BG3 durchgeschaltet, während zugleich ein Analogschaltglied BG2 gesperrt wird. Daher wird die Spannungsinformntion VAL- VAD an dem Kondensator C52 über die Sourcefolgerschaltung gespeichert, die durch den Transistor FG1 und den Widerstand R50 gebildet ist. Die Versetzungsspannung der Sourcefolgerschaltung wird zu einem Vorspannungsausdruck und ist vernachlässigbar. Zu einem Zcitpunkt tB1 wird das Analogschaltglied BG2 durchgeschaltet, während die Analogschaltglieder BG1 und BG3 gesperrt werden, so daß ein Ausgangssignal V0T2(B) an einem Anschluß V0T2 zu

V0T2(B.) = VC2 - (VAL - VAD) wird.

Wenn zu einem Zeitpunkt tC an dem Anschluß Vo die Information VBD erzeugt wird, werden die Analogschaltglieder AGl und AG3 durchgeschaltet und das Analogschaltglied AG2 gesperrt, um die Spannungsinformation VBD - VC1 an dem Kondensator C50 zu speichern. "Zu einem Zeitpunkt tC1 werden die

Analogschaltglieder AG1 und AG3 gesperrt, während das Ana-35

logschaltglied AG2 durchgeschaltet wird, damit ein Ausgangs-

-32- DF, 3820

signal VOTI(C) an dem Anschluß VOT1 zu

V0T1(C) = VC2 - (VBD - VC1)

wird.
5

Wenn zu einem Zeitpunkt tD die Information'VBL erzeugt wird, wird das Analogschaltglied AG1 durchgeschaltet, während die Analogschaltglieder AG2 und AG3 gesperrt werden, damit die Spannungsinformation VBL - VC2 an dem Kondensator C51 gespeichert wird. In diesem Fall wird ein Ausgangssignal VOTI(D) an dem Anschluß VOTI zu:

VOTI(D) = VOTKO + VBL - VC2 = VBL - VBD + VC1

Da gleichzeitig hiermit das Analogschaltglied BG1 durchgeschaltet wird und die Analogschaltglieder BG2 und BG3 gesperrt werden, wird über die Sourcefolgerschaltung, die durch den Transistor FG2 und den Widerstand R51 gebildet

ist, die Information VOTI(D) an dem Kondensator C53 als Spannungsinformation VBL - VBD + VC1 - VC2 gespeichert. Zugleich hiermit wird das Ausgangssignal V0T2(D) an dem Anschluß V0T2 zu:

V0T2(D) =	V0T2(B)	+ VBL	- VBD	+ VC1	- VC2
=	(VBL -	VBD) -	(VAL -	VAD)	+ VC1

Daher ist es unter Verwendung der Bezugsspannung VC1 als Bezugswert möglich, die Differenz zwischen einem echten

_n Projektionslicht-Signal aus dem Wandlerteil B, welches 30

durch Subtrahieren eines während des Projektions'lichtunterbrechungszustands erzielten Umgebungslichtsignals von einem Suinmensignal aus einem Projektionslichtsignal und einem Umgebungslichtsignal gewonnen wird, und .einem weiteren echten

Projektionslichtsignal aus dem anderen Wandlerteil Λ zu er-35

halten, welches auf gleichartige Weise durch Subtrahieren

-33- I)K 382 0

eines während des Projektionslichtunterbrechungszustnnds erzielten Umgebungslichtsignals von einem Summensignal nus einem Projektionslichtsignal und einem Umgcbungs1ichtsignal

erzielt wird.
5

Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung der mit den Kondensatoren und Schaltgliedern aufgebauten Rechenschaltung begrenzt. Vielmehr kann die Rechenschaltung natürlich auf eine andere, aus vielerlei denkbaren Abwandlungen gewählte Weise gestaltet sein.

Die an dem Anschluß VOT2 erzeugte Differenz zwischen den echten Projektionslichtsignalen aus den Sensoren bzw. Wandlerteilen A und B wird über die Sourcefolgerschaltung aus dem Feldeffekttransistor FG2 und dem Widerstand R51 ent- · sprechend einem Abfrage/Halteimpulssignal piCGI zur Abfrage einem Kondensator C54 zugeführt und von diesem gespeichert. Danach wird mittels der Steuerschaltung CKT entsprechend der dermaßen erzielten Differenz ein Scharfeinstellungs-

Vorgang ausgeführt.

Die vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele sind zur Ausführung eines Spannungsrechenvorgangs gestaltet. Es ist jedoch offensichtlich, daß die erfindungsgemäße Anordnung nicht auf diese Rechnungsart begrenzt ist, sondern auch bei einem Rechenvorgang mit einer Zusammensetzung elektrischer Ladungen anwendbar ist. Ferner ist die erfindungsgemäße Anordnung für einen Rechenvorgang an zeitlich seriellen Informationen geeignet.
.

Gemäß der vorangehenden Beschreibung können bei der erfindungsgemäßen Differenz-Sensoreinrichtung die Ladungsspeichereinrichtung und die Schalteinrichtung für die Berechnung nach dem MOS-Verfahren gestaltet werden. Daher können

erfindungsgemäß durch das Gestalten des Rechenteils zu einer

-7)4 - I)Ii T₁HZU

Einheit mit dem Differenz-Sensorteil Becinträchigungen durch Störungen herabgesetzt werden, so daß ein Scharfeinstellungs-Erf assungssignal mit einem hervorragenden Störabstand erzielbar ist. Dies stellt einen großen Vorteil der erringe

dungsgemäßen Wandlervorrichtung dar.

Eine fotoelektrische Wandlervorrichtung weist Speicherteile auf, die elektrische Ladungen speichern, welche durch einen fotoelektrischen Umwandlungsvorgang jeweils aus Reflexionslicht, das empfangen wird, wenn mittels einer Leuchtvorrichtung Licht projiziert wird, und weiterem Reflexionslicht erzielt werden, das empfangen wird, wenn von der Leuchtvorrichtung kein Licht projiziert wird. Die Wandlervorrichtung setzt die aus den Speicherteilen abgegebenen SpeichersignaLe zusammen und ist zur Ermittlung eines elektrischen Signals gestaltet, welches ausschließlich dem Reflexionslicht entspricht, das sich aus der Li.chtprojekt Lon durch die Leuchtvorrichtung ergibt.

.

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- Leerseite -

Claims (4)

1. TeDTKE - BüHLING " KlNNH^

   r% fs "£* Dipl.-lng. H.Tiedtke

   rlELLMANN " IjIRAMS " OTRUIF Dipl.-Chem. G. Bühling

   Dipl.-lng. R. Kinne Dipl.-lng. R Grupe

   3411690 Dipl.-lng. B. Pellmann

   Dipl.-lng. K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

   Bavariaring 4, Postfach 2024 8000 München 2

   Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent Munch

   29. März 1984 DE 3820

   Patentansprüche

   M .y Fotoelektrische Wandlervorrichtung, die Reflexionslicht empfängt, das sich aus einer Lichtprojektion durch eine Leuchtvorrichtung ergibt, die periodisch Betriebsvorgänge mit und ohne Lichtabgabe wiederholt, gekennzeichnet durch einen fotoelektrischen Wandlerteil (7), der zum Empfang von Reflexionslicht angeordnet ist, das sich aus der Lichtprojektion durch die Leuchtvorrichtung (3) und aus Umgebungslicht ergibt, einen ersten Speicherteil (11) zum Speichern eines fotoelektrischen Umwandlungssignals, das aus dem Reflexionslicht erzielt wird, welches sich aus der Lichtprojekt'ion durch die Leuchtvorrichtung und dem Umgebungsiicht ergibt, einen zweiten Speicherteil (12) zum Speichern eines fotoelektrischen Umwandlungssignals, das aus Reflexionslicht erzielt wird, welches sich aus dem Umgebungslicht ergibt, wenn von der Leuchtvorrichtung kein Licht abgegeben wird, und eine Schaltsteuereinrichtung (B), die bewirkt, daß einer Recheneinrichtung (22) Ausgangssignale von Schaltgliedern (20, 21) zugeführt werden, welche die Signale aus dem ersten bzw. zweiten Speicherteil (11 bzw. 12) abgeben, wodurch ausschließlich ein Signal erfaßt wird, das eine Reflexionslichtkomponente

   A/25

   -2- DH 38 2 0

   darstellt, die sich aus der Lichtprojektion durch die Leuchtvorrichtung ergibt.
2. 2.·Wandlervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltsteuereinrichtung (B), die das öffnen und Schließen der Schaltglieder (20, 21) steuert, zur Steuerung der Schaltglieder gemäß einem Signal ausgebildet ist, das von einer Pegelmeßeinrichtung (A) abgegeben wird, welche die Speichersignale in dem ersten und. zweiten Speicherteil (11 bzw. 12) erfaßt.
3. 3. Wandlervorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine erste und eine zweite Speichereinrichtung (53, 56) zum Speichern von Informationen aus dem ersten bzw. zweiten Speicherteil (11, 12) und Schaltteile (52, 68), die die Signaleingabe in die Speichereinrichtungen und die Signalausgabe aus denselben steuern, wobei die Schaltteile zur Ausführung von Schalteröffnungs- und -Schließvorgängen unter der Steuerung durch einen Schaltsteuerteil (E) aus-

   gebildet sind.
4. 4. Wandlervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der fotoelektrische Wandlerteil einen ersten fotoelektrischen Wandlerteil (AS) und einen zweiten fotoelektrischen Wandlerteil (BS) aufweist, daß ein erster und ein zweiter. Ladungsspeicherteil (AL, BL) vorgesehen sind, die zum Speichern jeweiliger elektrischer Ladungen ausgebildet sind, welche von dem ersten bzw. zweiten fotoelektrischen "Wandl.erteil während der Lichtprojektion durch die

   ® Leuchtvorrichtung erzeugt werden, daß ein dritter und ein vierter Ladungsspeicherteil (AD, BD) vorgesehen sind, die zum Speichern jeweiliger elektrischer Ladungen ausgebildet sind, welche von dem ersten bzw. zweiten fotoelektrischen Wandlerteil während einer vorbestimmten Zeitdauer abgege-

   ^5 ben werden, während der die Leuchtvorrichtung kein Licht

   -3- DR 3820

   abgibt, und daß über eine Ladungsspeichereinrichtung und eine Schalteinrichtung die Differenz zwischen den in dem ersten und dem dritten Ladungsspeicherteil gespeicherten Informationen und die Differenz zwischen den in dem zweiten und dem vierten Ladungsspeicherteil gespeicherten Informationen berechnet werden.