DE3688495T2 - Lichtempfindliches System. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein lichterfassendes System gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1. In der US-A 4 321 486 ist ein solches System für die Verwendung in Autofokus-Kameras beschrieben, speziell für einäugige Spiegelreflexkameras, wie sie in der US-A 4 333 007 angetroffen werden.
• Solche Systeme arbeiten unter Verwendung mehrerer lichtempfindlicher Detektoren, die normalerweise vom CCD-Typ sind und in Paaren hinter mehreren Elementarlinsen angeordnet sind, um das Bild der Austrittspupille der Aufnahmelinse zu empfangen, die das Licht von dem entfernten scharf einzustellenden Gegenstand empfängt. Wenn sich die Aufnahmelinse in der richtigen Scharfeinstellung befindet, so sind die Ausgangssignale der beiden hinter jeder Elementarlinse angeordneten Detektoren im wesentlichen einander gleich und es treten Unterschiede in den Ausgangssignalen der beiden Detektoren hinter jeder Elementarlinse in einer solchen Weise auf, daß das System die Richtung und den Betrag der Bewegung feststellen kann, der erforderlich ist, um die Aufnahmelinse zurück in die richtige Scharfeinstellposition zu bringen. Beim Schaltkreis gemäß dem Stand der Technik wird ein Taktphasengenerator verwendet, um ein Schieberegister und einen Mikroprozessor, der über eine Bussteuerung betrieben wird, anzusteuern und ein RS-Flip-Flop erzeugt ein /Start.-Signal synchron mit dem Takt, um die Detektoren zu aktivieren. Die Detektoren beginnen sodann mit der Integration des empfangenen Lichts. Nach einer kurzen Zeitperiode, die normalerweise von der Intensität des empfangenen Lichts abhängt, aktiviert der Takt ein Übertragungsgatter, welches sodann die auf den einzelnen Detektoren angesammelten Ladungen parallel in das Schieberegister überträgt. Das Schieberegister liefert diese Signale der Reihe nach an den Mikrocomputer, so daß sie analysiert werden können, um das richtige Ausgangssignal für die geeignete Fokussierung festzustellen.
• Da das Schieberegister durch den Takt angesteuert wird, der drei Phasen Φ&sub1;, Φ&sub2; und Φ&sub3; erzeugt, gibt es nur vorbestimmte verfügbare Zeiten, in denen die Ladungen von dem Detektor in das Schieberegister übertragen werden können (beispielsweise beim Auftritt eines Signales Φ&sub1;). Wenn es gewünscht ist, die Detektoren zu "starten", so erzeugt der Mikroprozessor über die Bussteuerung ein Signal, wobei dieses Signal gewöhnlicherweise aus der Entfernung einer Spannung an dem Rücksetzeingang eines RS-Flip-Flops besteht, was dessen Rückstellung hervorruft. Der Setzeingang des Flip-Flops ist an den Takt angeschlossen, so daß nach der Rückstellung das nächste Signal Φ&sub1; des Taktes das Flip-Flop zur Erzeugung eines Ausgangssignales veranlaßt, um die Detektoren zu aktivieren. Am Ende der gewünschten Integrationsperiode veranlaßt der Mikroprozessor den Takt zur Erzeugung eines Übertragungssignales beim nächsten Signal Φ&sub1;, das direkt an das Übertragungsgatter gerichtet ist, welches sodann die Ladungen von den Detektoren in das Schieberegister überträgt.
• In dem zuvor beschriebenen System muß die Ein- und Ausschaltung synchron mit dem Takt erfolgen und wie nachstehend noch näher im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert wird, erzeugt dies ein Problem, wenn sehr hohe Lichtintensitäten angetroffen werden. Da, wie zuvor erwähnt, das Flip-Flop mit der fallenden Flanke einer der drei Phasen des Taktes getriggert wird, können die Detektoren nur an einem dieser drei Zeitpunkte in einem Zyklus aktiviert werden. Da das Schieberegister nur die Ladungen von den Detektoren zu den vorbestimmten Zeitpunkten empfangen kann (beispielsweise mit der abfallenden Kante von Φ&sub1;), kann das Übertragungsgatter in gleicher Weise nur dann aktiviert werden.
• Daher kann die minimale Zeitperiode zwischen der Aktivierung der Detektoren und der Übertragung der Ladungen in das Schieberegister nicht kürzer sein, als die Zeit von einer abfallenden Flanke eines Signales des Taktes bis zu dem nächsten Zeitpunkt, in dem das Schieberegister in der Lage ist, die nächste Gruppe von Ladungen zu empfangen, d. h. die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Signalen Φ&sub1;. Diese Zeitperiode, obgleich sehr kurz, kann noch zu lange für den Fall sein, wo hohe Lichtintensitäten vorliegen und die Detektoren gesättigt werden können und somit die Bedeutung ihrer Ladungen während dieser kurzen Zeitperiode verlieren. Ferner besteht keine Möglichkeit, die Belichtungszeit der Detektoren zwischen dem Auftreten aller drei Phasen zu variieren.
• Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein lichterfassendes System anzugeben, das bei allen Lichtintensitäten betriebsfähig ist.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Systems können den Unteransprüchen entnommen werden.
• Die vorliegende Erfindung gibt eine Verbesserung vor, die dem "Start"-Signal der Detektoren gestattet, zu jedem gewünschten Zeitpunkt aufzutreten, so daß dann die Zeitperiode zwischen dem "Start"-Signal und dem "Übertragungs"-Signal so kurz wie nötig gemacht werden kann und in der gewünschten Weise verändert werden kann. Insbesondere gibt die vorliegende Erfindung, wie beansprucht, dieses Merkmal vor, indem es dem Mikroprozessor gestattet, über die Bussteuerung direkt und asynchron mit dem Takt das "Start"-Signal an die Detektoren zu erzeugen, statt wie im Stand der Technik das "Start"-Signal zusammen und synchron mit dem Takt zu erzeugen. Somit steuert der Mikroprozessor alleine den Zeitpunkt des "Starts" und ist, während der Takt noch das "Übertragungs"-Signal steuern muß (da das hierdurch gesteuerte Schieberegister nur Ladungen zu vorbestimmten Zeiten seines Zyklus annehmen kann), in der Lage, zu einem späteren Zeitpunkt zu starten, als durch die fallende Flanke einer der drei Phasen gestattet ist und gestattet die Einschränkung der Integrationszeit auf jeden gewünschten Wert und die Berücksichtigung größer Lichtintensitäten.
• Unter Bezugnahme auf die Figuren der beigefügten Zeichnung soll die Erfindung weiter beschrieben werden, in denen:
• Fig. 1 ein vereinfachtes Blockdiagramm des Schaltkreises gemäß dem Stand der Technik zeigt; und
• Fig. 2 ein Blockdiagramm der vorliegenden Erfindung zeigt.
• Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm gemäß dem Stand der Technik ähnlich demjenigen in den zuvor erwähnten US- Patenten. Gemäß Fig. 1 erzeugt ein Takt 10 drei mit Φ&sub1;, Φ&sub2; und Φ&sub3; bezeichnete Phasensignale. Ein RS-Flip-Flop 20 ist mit einem "S"-Eingang an wenigstens eines der Phasensignale des Taktes 10 über eine Leitung 22 angeschlossen.
• Ein Steuer-Mikroprozessor 30 ist dargestellt und mittels einer Leitung 32 an eine Bussteuerung 34 angeschlossen. Die Bussteuerung ist an den "R"-Eingang des Flip-Flops 20 über eine Leitung 36 angeschlossen. Die Bussteuerung 34 ist ferner an den Takt 10 und umgekehrt über eine Leitung 38 angeschlossen, so daß der Mikroprozessor 30 die Phasenzeitpunkte des Taktes 10 wahrnehmen kann und der Takt 10 Steuersignale von dem Mikroprozessor 30 empfangen kann.
• Eine Anordnung von Detektoren 40, die vom CCD-Typ sein können, ist an den Ausgang "Q" des Flip-Flops 20 über eine Leitung 42 angeschlossen. Der Ausgang "Q" des Flip-Flops 20 auf der Leitung 42 wird benutzt, um das "Start"-Signal für die Detektoren in der Anordnung 40 zu erzeugen. Obgleich nicht dargestellt, empfangen die Detektoren in der Anordnung 40 Licht über die Aufnahmelinse einer Kamera vom einem entfernten Objekt und sie beginnen beim Auftritt eines "Start"-Signales mit der Integration dieses Lichts.
• Der Takt 10 ist ferner über eine Leitung 46 an ein Schieberegister 50 angeschlossen und steuert dadurch den Zeittakt des Schieberegisters synchron mit den Phasen Φ&sub1;, Φ&sub2; und Φ&sub3;. Zu bestimmten vorbestimmten Zeitpunkten erzeugt das Schieberegister die in ihm gespeicherten Ladungen auf einer Leitung 52, welche benutzt wird, um Information an eine Verwertungseinrichtung, wie beispielsweise einen Computer oder zurück zu dem Mikroprozessor 30 zu liefern, um den Computer in die Lage zu versetzen, die geeignete Scharfeinstellung für die Aufnahmelinse der Kamera festzustellen. Demgemäß gibt es nur vorbestimmte Zeitpunkte, zu denen das Schieberegister 50 in der Lage ist, Ladungen von den Detektoren 40 zu empfangen. Diese Zeitpunkt werden durch einen Takt 10 und ein Übertragungsgatter 60 gesteuert, das zwischen der Detektoranordnung 40 und dem Schieberegister 50 über Leitungen 62 und 64 entsprechend angeschlossen ist. Das Übertragungsgatter 60 ist an den Takt 10 über eine Leitung 66 angeschlossen. Ein Signal, wie beispielsweise die abfallende Flanke des Signales Φ&sub1; auf der Leitung 66 von dem Takt 10 öffnet das Übertragungsgatter 60 zu solchen Zeitpunkten, so daß das Schieberegister 50 die Ladungen von den Detektoren in der Anordnung 40 empfangen kann und die Ladungen von den Detektoren sodann über die Leitung 62, das Übertragungsgatter 60 und die Leitung 64 in das Schieberegister 50 übertragen werden.
• Da das Flip-Flop 20 nur ein Signal an seinem Ausgang "Q" auf der Leitung 42 beim Auftritt eines Setzsignales von dem Takt 10 z. B. mit der fallenden Flanke eines Signales &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; oder &Phi;&sub3; auf der Leitung 22 erzeugt, nachdem es ein Rücksetzsignal von dem Mikroprozessor 30 über die Bussteuerung 34 auf der Leitung 36 empfangen hat, ist der "Start"-Zeitpunkt für die Detektoranordnung 40 auf den Zeitpunkt beschränkt, zu dem die abfallende Flanke der ausgewählten Phase von dem Takt 10 auftritt. Wenn insbesondere im Stand der Technik die fallende Flanke von beispielsweise dem Signal &Phi;&sub1; benutzt wird, um das Flip-Flop 20 zu betätigen, so kann das "Start"-Signal für die Detektoranordnung 40 nur zu diesem Zeitpunkt auftreten. Da wie zuvor erwähnt, das Übertragungsgatter 60 nur die Ladungen in das Schieberegister 50 zu vorbestimmten Zeitpunkten < beispielweise mit einer anderen fallenden Flanke von beispielsweise dem Signal &Phi;&sub1;) übertragen kann, besteht das kürzeste Zeitintervall zwischen dem "Start- und der "Übertragung" aus dem Zeitintervall zwischen zwei fallenden Flanken des Signales &Phi;&sub1;. Diese Zeitperiode kann zu lang sein, um bestimmte sehr helle Szenen zu verarbeiten, wobei die auf die Detektoren in der Anordnung 40 fallende Lichtintensität grob genug ist, damit während dieses kurzen Zeitintervalles die Detektoren, die all dieses Licht integriert haben, gesättigt werden und ihr Ausgangssignal relativ nutzlos für die Analysierung durch einen danach angeordneten Computer wird. Wenn versucht wird, das Flip-Flop 20 mit dem Auftritt der fallenden Flanke eines &Phi;&sub2; oder &Phi;&sub3; zu betätigen, so kann diese Zeit verkürzt werden, aber vielleicht noch nicht genug, wobei aber noch andere Probleme angetroffen werden, d. h. unabhängig davon, welche Phase ausgewählt wird, um das Flip-Flop 20 zu setzen, kann nachfolgend keine Veränderung des Startsignales vorgenommen werden und die Zeitgeberperiode zwischen zwei Setzsignalen ist weiter noch durch die vollen drei Phasensignale vorgegeben. Wenn somit eine Zeit größer als die zwischen den Signalen &Phi;&sub3; und &Phi;&sub1; aber kleiner als die Zeit zwischen dem Signal &Phi;&sub1; und dem nächsten Signal &Phi;&sub1; gewünscht wird, so kann die Vorrichtung dies nicht erfüllen. Es ist daher wünschenswert, eine "Start"- Zeit vorzugeben, die nicht von den Taktphasen abhängt, so daß kürzere und mehr veränderliche Belichtungszeiten für die Detektoren vorgegeben werden können, als sie bislang im Stand der Technik verfügbar sind.
• Gemäß Fig. 2 gestattet eine relativ einfache Veränderung des Schaltkreises gemäß Fig. 1 die Erzeugung des "Start"-Signales zu irgendeinem Zeitpunkt, statt nur in jenen Zeitpunkten, die durch die fallende Flanke eines der drei Phasensignale vorgeschrieben sind. In Fig. 2 weisen die Komponenten, die mit denen in Fig. 1 gemeinsam sind, die gleichen Bezugsziffern der Einfachheit halber auf. Der Takt 10 erzeugt erneut die drei Phasensignale &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3;. Der Mikroprozessor 30 ist ebenfalls über die Leitung 32 an die Bussteuerung 34 angeschlossen. Die Detektoranordnung 40 ist an das Transfergatter 60 über die Leitung 62 angeschlossen und das Schieberegister 50, das seinen Ausgang auf der Leitung 52 aufweist, ist an das Transfergatter 60 über eine Leitung 64 angeschlossen. Das Schieberegister 50 ist erneut an den Takt 10 über eine Leitung 46 angeschlossen und empfängt von diesem Zeittaktsignale und das Übertragungsgatter 60 wird erneut durch den Takt 10 über die Leitung 66 aktiviert. Der Takt 10 ist an die Bussteuerung über eine Zweiwegleitung 38 angeschlossen, so daß der Mikroprozessor 30 Information über den Zeittakt des Taktes 10 empfangen kann und über die Bussteuerung 34 ein Signal an den Takt 10 senden kann, wenn die Beendigung der Integration gewünscht ist und die Ladungen von den Detektoren der Anordnung 40 über das Übertragungsgatter 60 zu dem Schieberegister 50 übertragen werden sollen.
• In Fig. 2 ist das Flip-Flop 20 von Fig. 1 eliminiert worden und das "Start"-Signal an die Detektoren in der Anordnung 40 wird direkt durch den Mikroprozessor 30 über die Bussteuerung 34 und eine Leitung 82 gesteuert. Wenn es demgemäß gewünscht ist, mit der Integration zu beginnen, so sendet der Mikroprozessor 30 über die Bussteuerung 34 ein "Start"-Signal über die Leitung 82 an die Detektoren in der Anordnung 40 aus und dieses Signal kann zu irgendeinem speziellen Zeitpunkt erzeugt werden, der durch den Mikroprozessor 30 unabhängig von den Phasen der Signale des Taktes 10 ausgewählt wird. Wenn es später gewünscht ist, die Integration anzuhalten und die Signale zu dem Schieberegister 50 zu übertragen, so erzeugt der Mikroprozessor 30 über die Bussteuerung und die Leitung 38 ein Signal an den Takt 10, um ein Signal auf der Leitung 66 zu dem Übertragungsgatter 60 zu erzeugen, so daß die Ladungen in das Schieberegister 50 übertragen werden. Obgleich dieses letztere Signal wie zuvor nur in vorbestimmten Zeitpunkten auftreten kann, kann das "Start"- Signal auf der Leitung 82 so kurz vor diesem Zeitpunkt wie erforderlich liegen, um eine Anpassung an Situationen mit hoher Beleuchtung vorzugeben.

Claims (5)

1. Lichterfassendes System, welches in Kombination aufweist:

eine Takteinrichtung (10) zur Erzeugung synchroner Ausgangssignale (&Phi;&sub1;, &Phi;&sub2;, &Phi;&sub3;),

eine Steuereinrichtung (30, 34) zur Erzeugung erster und zweiter Befehlssignale,

eine lichtempfindliche Detektoreinrichtung (40), die Licht von einem entfernten Objekt in einem ersten Zeitpunkt T&sub1; zu erfassen beginnt und eine Ladung aufbaut, deren Größe das bis zu einem zweiten Zeitpunkt T&sub2; empfangene Licht anzeigt,

ein an die Licht-Detektoreinrichtung (40) angeschlossenes Transfergatter (60),

ein an das Transfergatter (60) angeschlossenes Schieberegister (50),

eine erste Verbindung (38) zur Verbindung der Steuereinrichtung (30, 34) mit der Takteinrichtung (10), um das zweite Befehlssignal dorthin zu übertragen, und

eine zweite Verbindung (66) zur Verbindung der Takteinrichtung (10) mit dem Transfergatter (60), um ein Transfersignal dorthin zu übertragen und die Übertragung der Ladung von der Detektoreinrichtung (40) zu dem Schieberegister (50) zu veranlassen, gekennzeichnet durch

eine dritte Verbindung (82) zur direkten Verbindung der Steuereinrichtung (30, 34) mit der Detektoreinrichtung (40), um das erste Befehlssignal asynchron zu den Ausgangssignalen der Takteinrichtung (10) vorzugeben und die Detektoreinrichtung (40) zu veranlassen, mit der Lichterfassung im Zeitpunkt T&sub1; in Funktion der Lichthelligkeit zu beginnen.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung ein Transfergatter (60) und ein Schieberegister (50) umfaßt und daß die zweite Verbindung (66) die Takteinrichtung (10) mit dem Transfergatter (60) verbindet, so daß beim Empfang des Transfersignales die Ladung von der Detektoreinrichtung (40, 60) über das Transfergatter (60) zu dem Schieberegister (50) übertragen wird.

3. System nach Anspruch 2, gekennzeichn e t durch eine vierte Verbindung (46) zur Verbindung der Takteinrichtung (10) mit dem Schieberegister (50), um die synchronen Ausgangssignale daran anzulegen.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ein Mikroprozessor (30) in einem Autofokusschaltkreis ist, das Schieberegister (50) ein Ladungssignal erzeugt, das die Ladungen in den Detektoren zur Verwendung durch den Mikroprozessor anzeigt und die Fokussierstellung durch den Mikroprozessor aus dem Ladungssignal bestimmt wird.

5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung eine Reihe von CCD-Einrichtungen (40) umfaßt.