DE3842279A1 - Lichtintensitaetsdetektorschaltung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung, die einen optischen Sensor vom Ladungsspeichertyp verwendet, die mit einem Parallelkondensator ausgerüstet ist, um die Intensität von Licht zu ermitteln, das von dem optischen Sensor in Form eines Zeitsignals empfangen wird, und insbesondere auf eine Lichtintensitätsdetektorschaltung, die zur genauen Ermittlung der Intensität von Licht geeignet ist, das von jedem der optischen Sensoren empfangen wird, die in einer Bildsensoreinrichtung enthalten sind.

Zur Ermittlung der Intensität von Licht hat der Stand der Technik bislang entweder einen optischen Sensor mit einer Vielzahl photoleitfähiger Elemente, wie beispielsweise Phototransistoren oder Photodioden oder einen Bildsensor verwendet, bei dem die optischen Sensoren integriert sind. Es ist bekannt, daß die Intensität des von dem optischen Sensor zu empfangenden Lichtes über einen sehr breiten Bereich schwanken kann, der beispielweise eine Variationsbreite wie der Bereich zwischen 1 und 10⁶ hat. Die Ausgangsspannung oder der Strom, den man von einem einfachen photoelektrischen Element erhält, kann eine so breit variierende optische Intensität nicht anzeigen. In Übereinstimmung mit dem Stand der Technik wird daher, wie Fig. 7 zeigt, ein optischer Sensor 11 und 12 vom Ladungsspeichertyp verwendet. Ein Parallelkondensator 12, der als eine Art Integrationselement wirkt, wird durch einen Photostrom proportional zur optischen Intensität geladen oder entladen, die von dem optischen Sensor 11 kommt, so daß die Lichtintensität durch die Zeitperiode ausgedrückt werden kann, für die die Anschlußspannung des Kondensators sich um eine vorbestimmte Größe ändert.

Der Kondensator 12, der dem optischen Sensor 11 parallel zu schalten ist, kann gewöhnlich eine kleine Kapazität haben, die häufig durch eine Streukapazität dargestellt wird, die das photoelektrische Element begleitet, oder durch die Übergangskapazität seines Halbleiterübergangs.

Eine Photodiode kann als der optische Sensor 11 verwendet werden, und zusammen mit dem Parallelkondensator 12, der als die Diodenübergangskapazität wirkt, bildet sie einen optischen Sensor vom Ladungsspeichertyp innerhalb eines Bildsensors 10. Die Lichtsensoren 11 in dem Bildsensor 10 haben jeweils erste Anschlüsse, die miteinander verbunden sind, um ein festes Potential Vd aufzunehmen, und zweite Anschlüsse, die mit dem einen Eingang eines Komparators 2 in einer Detektorschaltung 1 verbunden sind, die für jeden optischen Sensor vorgesehen ist. Der eine Eingang des Komparators 2 ist weiterhin über einen Transistor 3 mit einem ersten Potential V 1 verbunden. Der andere oder zweite Eingang des Komparators 2 ist mit einem zweiten Potential V 2 als Bezugspotential versorgt und liefert ein Ausgangssignal S. Das erste Potential V 1 wird am einfachsten durch das Massepotential dargestellt, und das zweite Potential V 2 wird durch ein Potential dargestellt, das zwischen dem Massepotential und dem festen Potential Vd liegt.

Fig. 8 zeigt die Betriebsweise der bekannten Detektorschaltung 1. Um diese Schaltung zu veranlassen, den Detektorbetrieb zu beginnen, wie bei (a) in Fig. 8 gezeigt, wird ein Rücksetzimpuls R zugeführt, um den Transistor 3 leitfähig zu machen, so daß das Potential v des ersten Eingangs des Komparators 2 auf das erste Potential V 1 gesetzt wird, wie bei (b) in Fig. 8 gezeigt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Parallelkondensator 12 der Photodiode 11 mit einer Spannung geladen, die zwischen dem festen Potential Vd und dem ersten Potential V 1 liegt, und die Detektorschaltung 1 wird der sog. "Initialisierung" unterworfen, so daß ein Detektorsignal S oder der Ausgang des Komparators 2 von "H" auf "L" zurückgesetzt wird, wie bei (c) in Fig. 8 gezeigt. Sodann wird der Kondensator 12 durch den Photostrom aufgrund des Lichtes L entladen, der von der Photodiode 11 empfangen wird, so daß das Potential v am ersten Eingang des Komparators 2 allmählich ansteigt, wie bei (b) in Fig. 8 gezeigt. Wie man leicht sehen kann, ist der Gradient oder die Steilheit dieses Anstiegs proportional der Intensität des von der Photodiode 11 empfangenen Lichts.

Wenn das Potential v auf das zweite Potential V 2 ansteigt, dann wird das Detektorsignal S vom Komparator 2 von seinem "L"-Zustand auf den "H"-Zustand umgeschaltet, wie rechts in (c) in Fig. 8 gezeigt. Die Zeitperiode Td, für die das Detektorsignal S sich auf dem Pegel "L" nach Erlöschen des Rücksetzimpulses R befindet, gibt die Intensität des von der Photodiode 11 empfangenen Lichts an. Diese Zeitperiode Td, ausgedrückt durch das Detektorsignal S, ist natürlich umgekehrt proportional zur Lichtintensität, jedoch braucht diese umgekehrte Proportionalität nicht in eine streng proportionale Beziehung mühsam korrigiert zu werden. Das Detektorsignal S wird gewöhnlich als das die Lichtintensität anzeigende Signal verwendet, wie es ist. Die Lichtintensitätsdetektorschaltung nach dem Stand der Technik kann die Lichtintensität genau als Länge einer Zeitperiode messen oder ermitteln, die durch das Detektorsignal des optischen Sensors angegeben wird, selbst wenn die Intensität des von dem optischen Sensor empfangenen Lichts über einen sehr breiten Bereich variiert, wie oben beschrieben.

Trotz dieses Vorteils weist die bekannte Lichtintensitätsdetektorschaltung jedoch den Nachteil auf, daß eine hohe Detektorgenauigkeit, selbst wenn verlangt, durch einige wenige Faktoren beschränkt ist. Einer dieser beschränkenden Faktoren ist der Dunkelstrom des optischen Sensors. Bei den meisten optischen Sensoren fließt bekanntlich eine Art Leckstrom, der als Dunkelstrom bekannt ist, selbst dann, wenn kein Licht empfangen wird. Der optische Sensor vom Ladungsspeichertyp neigt speziell dazu, daß seine Detektorgenauigkeit im Bereich niedriger Lichtintensität beeinträchtigt ist. Im Beispiel von Fig. 7 wird der Parallelkondensator 12 übermäßig durch den Dunkelstrom während der Lichtdetektorzeitperiode entladen, so daß die Detektorzeitperiode, die durch das Detektorsignal S ausgedrückt wird, entsprechend verkürzt wird.

Dieses durch den Dunkelstrom hervorgerufene Verhalten ist in Fig. 9 dargestellt. Die gestrichelte Linie in Fig. 9 gibt den Anstieg des Potentials v an, wenn kein Dunkelstrom vorhanden ist. Der Schnittpunkt dieser gestrichelten Linie mit dem zweiten Potential V 2 gibt die Zeitperiode Tr an, die wiederum die wahre Detektorzeitperiode angibt, die die Lichtintensität ausgedrückt, die augenblicklich von der Photodiode 11 empfangen wird. Aufgrund des Vorhandenseins des Dunkelstroms folgt der Anstieg des Potentials v jedoch der durchgezogenen Linie, wie in Fig. 9 gezeigt, die die Detektorzeitperiode Td durch ihren Schnittpunkt mit dem zweiten Potential angibt. Diese Detektorzeitperiode Td ist stets etwas kürzer als die wahre Detektorzeitperiode Tr, und die Differenz führt zu dem Detektorfehler. Die Stärke des Dunkelstroms ist natürlich sehr klein, beispielsweise beträgt sie höchstens 0,5 bis 0,6 pA im Falle, daß der optische Sensor eine Photodiode ist. Jedoch kann dieser Fehler nicht vernachlässigt werden, wie leicht verstanden wird, wenn die Lichtintensität so schwach ist, daß die Detektorzeitperiode sehr lang ist.

Ein weiterer einschränkender Faktor der bekannten Lichtintensitätsdetektorschaltung ist ein Fehler oder Versatz im Betrieb des Komparators. Im Beispiel nach Fig. 7 muß der Komparator 2 so arbeiten, daß er seinen Ausgangszustand ändert, wenn der Wert des Potentials v genau gleich dem zweiten Potential V 2 wird, das als Bezugspotential dient. In der Praxis hat jedoch der Komparator 2 ein Betriebspotential, das innerhalb des Bereiches hohen und niedrigen Versatzes des Vergleichspotentials schwankt. Die Versatzgrößen sind gewöhnlich klein, sie liegen innerhalb ±1% oder darunter des Vergleichspotentials und bei ±0,01 V hinsichtlich der Spannung. Selbst in diesem üblichen Fall kann jedoch der Fehler für eine lange Detektorzeitperiode nicht ignoriert werden. Fig. 9 zeigt die Auswirkungen von Betriebsversatzwerten des Komparators 2, die durch Δ V ausgedrückt werden. Wie dargestellt, kann die Detektorzeitperiode Td, die durch das Detektorsignal S ausgedrückt wird, zwischen dem Minimum Tn und dem Maximum Tx aufgrund der Versätze schwanken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Probleme des Standes der Technik zu überwinden und eine Lichtintensitätsdetektorschaltung anzugeben, die in einem weiten Bereich von Lichtintensitäten genau arbeiten kann.

Ein weiteres Ziel des ersten Beispiels der vorliegenden Erfindung besteht darin, zu verhindern, daß eine Detektorsignalzeitperiode, die durch ein Detektorsignal einer Lichtintensitätsdetektorschaltung ausgedrückt wird, durch Dunkelstrom beeinflußt wird.

Ein weiteres Ziel des zweiten Beispiels der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Einflüsse zu unterbinden, die durch Versätze an einem Komparator in einer Lichtintensitätsdetektorschaltung hervorgerufen werden.

Ein weiteres Ziel der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die die Prinzipien der ersten und zweiten Beispiele miteinander vereinigt, besteht darin, zu verhindern, daß eine Detektorsignalzeitperiode, die durch ein Detektorsignal einer Lichtintensitätsdetektorschaltung ausgedrückt wird, durch Dunkelstrom und durch die Versätze eines Komparators in der Lichtintensitätsdetektorschaltung beeinflußt wird.

Um die obigen Ziele des ersten Beispiels zu erreichen, gibt die vorliegende Erfindung eine Lichtintensitätsdetektorschaltung mit einem optischen Sensor an, der erste und zweite Anschlüsse und einen Parallelkondensator aufweist und an dessen ersten Anschluß ein vorbestimmtes Potential liegt, mit einer ersten Potentialzuführungseinrichtung, die zwischen den zweiten Anschluß des optischen Sensors und eine Quelle für ein erstes Potential geschaltet ist und die beim anfänglichen Einstellen leitfähig gemacht wird, und mit einem Komparator, der einen ersten Eingangsanschluß aufweist, der mit dem zweiten Anschluß des optischen Sensors verbunden ist, und einen zweiten Eingangsanschluß aufweist, der ein Bezugspotential eines Pegels empfängt, der zwischen dem vorbestimmten Potential und dem ersten Potential liegt, so daß die Intensität von empfangenem Licht als die Zeitperiode zwischen dem anfänglichen Einstellen und dem Augenblick ermittelt wird, zu welchem ein Ausgangssignal von dem Komparator erzeugt wird, mit einem optisch abgeschirmten Blindsensor, der einen ersten Anschluß aufweist, der mit vorbestimmten Potential verbunden ist, und einen zweiten Anschluß aufweist, der mit dem zweiten Eingangsanschluß des Komparators verbunden ist und der den gleichen Aufbau hat, wie der optische Sensor einschließlich eines entsprechenden Parallelkondensators, und weiterhin enthaltend eine Quelle für ein zweites Potential, das einen Pegel zwischen dem vorbestimmten Potential und dem ersten Potential aufweist, und mit einer zweiten Potentialzuführungseinrichtung, die zwischen die zweite Potentialquelle und den zweiten Anschluß des Blindsensors geschaltet ist und die nur bei der anfänglichen Einstellung leitfähig gemacht wird.

Um die Ziele des zweiten Beispiels zu erreichen, gibt die vorliegende Erfindung eine Lichtintensitätsdetektorschaltung mit einem optischen Sensor mit ersten und zweiten Anschlüssen und einem Parallelkondensator an, wobei an dem ersten Anschluß ein vorbestimmtes Potential liegt, mit einer ersten Potentialzuführungseinrichtung, die zwischen den zweiten Anschluß des optischen Sensors und eine Quelle eines ersten Potentials geschaltet ist und die bei einer anfänglichen Einstellung leitfähig gemacht wird, mit einem Komparator, der einen ersten Eingangsanschluß aufweist, der mit dem zweiten Anschluß des optischen Sensors verbunden ist, und einen zweiten Eingangsanschluß aufweist, der ein Bezugspotential eines Pegels empfängt, der zwischen dem vorbestimmten Potential und dem ersten Potential liegt, so daß die Intensität empfangenen Lichts als die Zeitperiode zwischen dem Zeitpunkt der anfänglichen Einstellung und dem Augenblick ermittelt wird, zu welchem ein Ausgangssignal von dem Kondensator erzeugt wird, enthaltend eine Zeitkonstantenschaltung mit einem Kondensator, der einen ersten Anschluß aufweist, der mit dem vorbestimmten Potential verbunden ist, und einen zweiten Anschluß aufweist, der mit dem zweiten Eingangsanschluß des Komparators verbunden ist; weiterhin enthaltend eine zweite Potentialzuführungseinrichtung zum Zuführen eines zweiten Potentials eines Pegels, der zwischen dem vorbestimmten Potential und dem ersten Potential liegt und der dem ersten Eingangsanschluß des Komparators vor dem anfänglichen Einstellen zugeführt wird, mit einer dritten Potentialzuführungseinrichtung zum Betreiben der Zeitkonstantenschaltung zum Anheben des zweiten Potentials des Kondensators der Zeitkonstantenschaltung auf ein drittes Potential, das einen Pegel hat, der zwischen dem vorbestimmten Potential und dem zweiten Potential liegt, während das zweite Potential von der zweiten Potentialzuführungseinrichtung zum ersten Eingangsanschluß des Komparators zugeführt und eine Unterbrechungseinrichtung zum Unterbrechen des Betriebs der Zeitkonstantenschaltung in Abhängigkeit von der Erzeugung des Ausgangssignals des Komparators.

Um all die obigen und weiteren Ziele zu erreichen, gibt die vorliegende Erfindung eine Lichtempfangsdetektorschaltung mit einem optischen Sensor, der erste und zweite Eingangsanschlüsse und einen Parallelkondensator aufweist, an, wobei der erste Anschluß mit einem vorbestimmten Potential verbunden ist, eine erste Potentialzuführungseinrichtung zwischen den zweiten Anschluß des optischen Sensors und eine Quelle eines ersten Potentials geschaltet und bei einer anfänglichen Einstellung leitfähig gemacht wird, und mit einem Komparator, der einen ersten Eingangsanschluß hat, der mit dem zweiten Anschluß des optischen Sensors verbunden ist, und mit einem zweiten Eingangsanschluß, der ein Vergleichspotential eines Pegels empfängt, der zwischen dem vorbestimmten Potential und dem ersten Potential liegt, so daß die Intensität empfangenen Lichts als die Zeitperiode zwischen der anfänglichen Einstellung und dem Augenblick ermittelt wird, zu welchem ein Ausgangssignal vom Komparator erzeugt wird, enthaltend einen optisch abgeschirmten Blindsensor mit einem ersten Anschluß, der mit dem vorbestimmten Potential verbunden ist, und einem zweiten Anschluß, der mit dem zweiten Eingangsanschluß des Komparators verbunden ist und der den gleichen Aufbau wie der optische Sensor einschließlich eines entsprechenden Parallelkondensators aufweist, mit einer Zeitkonstantenschaltung, enthaltend den Parallelkondensator des Blindsensors entsprechend dem Parallelkondensator des optischen Sensors, einer zweiten Potentialzuführungseinrichtung zum Zuführen eines zweiten Potentials mit einem Pegel, der zwischen dem vorbestimmten Potential und dem ersten Potential liegt, zu dem ersten Eingangsanschluß des Komparators vor dem anfänglichen Einstellen; mit einer dritten Potentialzuführungseinrichtung zum Betreiben der Zeitkonstantenschaltung zum Anheben des zweiten Sensoreingangsanschlusses des Blindsensors auf ein drittes Potential, das einen Pegel hat, der zwischen dem vorbestimmten Potential und dem zweiten Potential liegt, während das zweite Potential von der zweiten Potentialzuführungseinrichtung dem ersten Eingangsanschluß des Komparators zugeführt wird, und mit einer Unterbrechungseinrichtung zum Unterbrechen des Betriebs der Zeitkonstantenschaltung in Abhängigkeit von der Erzeugung des Ausgangssignals des Komparators.

Die Art und Weise, in der diese und weitere Ziele erreicht werden, gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher hervor. Es zeigen

Fig. 1 ein Schaltbild, das beispielsweise die Lichtintensitätsdetektorschaltung nach der vorliegenden Erfindung zeigt, die eine Dunkelstromkompensationsfunktion aufweist;

Fig. 2 ein Kurvendiagramm, das den Betrieb der Lichtintensitätsdetektorschaltung nach Fig. 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 3 ein Schaltbild, das beispielsweise die Lichtintensitätsdetektorschaltung nach der vorliegenden Erfindung zeigt, die die Versatzkompensationsfunktion für den Komparator aufweist;

Fig. 4 ein Kurvendiagramm, das die Betriebsweise der Lichtintensitätsdetektorschaltung nach Fig. 3 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 5 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 ein Kurvendiagramm, das die Betriebsweise der Lichtintensitätsdetektorschaltung nach Fig. 5 gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 7 ein Schaltbild, das die Lichtintensitätsdetektorschaltung nach dem Stand der Technik zeigt;

Fig. 8 ein Kurvendiagramm, das die Betriebsweise der bekannten Lichtintensitätsdetektorschaltung nach Fig. 7 zeigt, und

Fig. 9 ein Kurvendiagramm, das die Ursachen für das Auftreten eines Detektorfehlers in der bekannten Schaltung nach Fig. 7 zeigt.

Der Aufbau und die Betriebsweise von Schaltungen nach der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine Schaltung einer Lichtintensitätsdetektorschaltung gemäß der Erfindung, die eine Dunkelstromkompensationsfunktion aufweist, und Fig. 2 zeigt ein Kurvendiagramm des Betriebs der Lichtintensitätsdetektorschaltung nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist der optische Sensor 11, wie dargestellt, eine Photodiode, wobei die Übergangs- oder Verbindungskapazität als Parallelkondensator 12 verwendet wird. Ein Blindsensor 21 ist mit einem ähnlichen Parallelkondensator 22 versehen und hat denselben Aufbau wie der optische Sensor mit der Ausnahme, daß er durch einen Abschirmfilm 23 aus Aluminium optisch abgeschirmt ist. Im Falle, daß mehrere optische Sensoren 11 in einem Bildsensor angeordnet sind, kann der Blindsensor 21 gemeinsam unter den mehreren optischen Sensoren geteilt sein. Der optische Sensor 11 und der Blindsensor 21 sind mit ihren ersten oder oberen Anschlüssen fest mit einem gemeinsamen Potential Vd verbunden.

Ein Potential vp am anderen (oder zweiten) Anschluß des optischen Sensors 11 und ein Potential vn am anderen (oder zweiten) Anschluß des Blindsensors 21 werden den ersten und zweiten Eingängen eines Komparators 60 zugeführt. Wie dargestellt, sind die ersten und zweiten Eingänge positive und negative Eingänge des Komparators. Mit dem zweiten Anschluß des optischen Sensors 11 ist ein Transistor 30 verbunden, der als eine Potentialzuführungseinrichtung für die anfängliche Einstellung des zweiten Anschlusses des optischen Sensors 11 auf ein erstes Potential V 1 dient. Mit dem zweiten Anschluß des Blindsensors 21 ist ein Transistor 40 verbunden, der als eine weitere Potentialzuführungseinrichtung für das anfängliche Einstellen des Bezugspotentials des Komparators 60 auf ein zweites Potential V 2 dient. Um zu bewirken, daß die so aufgebaute Lichtintensitätsdetektorschaltung ihren Betrieb beginnt, werden den Transistoren 30 und 40, die als die Potentialzuführungseinrichtungen dienen, Rücksetzimpulse R 1 und R 2 zugeführt, so daß das Potential vp am zweiten Anschluß des optischen Sensors 11 und das Potential vn am zweiten Anschluß des Blindsensors 21 anfänglich auf das erste Potential V 1 eingestellt werden, wie bei (c) in Fig. 2 gezeigt, bzw. auf das zweite Potential V 2, wie bei (d) in Fig. 2 gezeigt. Das Potential vn am zweiten Anschluß des Blindsensors 21 ist das Bezugspotential für den Vergleich, das dem negativen Eingang des Komparators 60 zugeführt wird, wie bereits beschrieben worden ist. Das Potential vn steigt mit einer sehr sanften Steigung an, wie bei (d) in Fig. 2 gezeigt, in Übereinstimmung mit dem Pegel des Dunkelstroms des Blindsensors, nachdem dieser zu Anfang auf das zweite Potential V 2 eingestellt worden ist. Andererseits ist das Potential vp am zweiten Anschluß des optischen Sensors 11 das Potential, das dem poisitiven Eingang des Komparators 60 zugeführt wird, so daß dieses mit dem Bezugspotential vn verglichen wird. Das Potential vp steigt, wie bei (c) in Fig. 2 gezeigt ist, mit einem Gradienten entsprechend der Summe des Photostroms des von dem optischen Sensor empfangenen Lichts und des Dunkelstroms an, nachdem es ursprünglich auf das erste Potential V 1 eingestellt worden ist. Bei der bekannten Schaltung, die oben unter Bezugnahme auf Fig. 7 erläutert worden ist, ändert die Komparatorschaltung 60 ihren Ausgangszustand, wenn das zu vergleichende Potential v ensprechend dem Potential vp der vorliegenden Erfindung auf das zweite Potential V 2 ansteigt. Im Gegensatz dazu ändert sich im Falle der vorliegenden Erfindung das Bezugspotential vn mit der Zeit. Als Folge davon ändert sich der Ausgang S des Komparators 60 bei der vorliegenden Erfindung nicht von "L" auf "H", bevor das Potential vp das zweite Potential V 2 um die Größe des Potentials vn übersteigt, wie mit Δ v in Fig. 2 angegeben ist. Wenn der Dunkelstrom des Blindsensors 21 gleich dem des optischen Sensors 11 ist, dann muß der Augenblick für die Änderung des Ausgangszustandes des Komparators 60 dem Schnittpunkt zwischen dem Anstieg des Potentials aufgrund nur des Photostroms des optischen Sensors 11, wie durch die gestrichelte Linie bei (c) in Fig. 2 angegeben, und dem zweiten Potential V 2 entsprechen. Mit anderen Worten, das Vergleichspotential vn wird mit der Zeit durch den Dunkelstrom des Bindsensors angehoben, der den gleichen Aufbau hat, wie der optische Sensor, so daß die Dunkelstromkomponente des optischen Sensors kompensiert werden kann, um den Ausgangszustand des Komparators 60 zu dem gleichen Zeitpunkt zu verändern, wie er sich allein auf der Grundlage des reinen Photostroms ergeben würde. Aus diesem Grunde kompensiert die vorliegende Erfindung den Dunkelstrom.

Der Ausgang S des Komparators 60 wird natürlich zunächst von "H" auf "L" gesetzt, wenn der optische Sensor und der Blindsensor auf die ersten bzw. zweiten Potentiale eingestellt werden. Wie bei (e) in Fig. 2 gezeigt, ist die Zeitperiode Td, für die der Ausgang S sich in dem "L"-Zustand nach Erlöschen der Rücksetzimpulse R 1 und R 2 befindet, die Detektorzeitperiode, die die Intensität des von dem optischen Sensor empfangenen Lichts angibt, und der Ausgang S wird als das Ausgangssignal der Lichtintensitätsdetektorschaltung verwendet. Der Wert des Dunkelstroms ist eine Funktion der dem optischen Sensor und dem Blindsensor zugeführten Spannung, so daß diese zwei Sensoren nicht absolut den gleichen Betriebszustand aufweisen, obgleich sie den gleichen Aufbau haben. Genauer gesagt, das Ergebnis ist, daß die Dunkelstromwerte der zwei Sensoren unterschiedlich werden. Um die Lichtdetektorempfindlichkeit der Lichtintensitätsdetektorschaltung in ihrem jeweiligen Betriebszustand anzuheben, wird die Differenz zwischen dem ersten Potential V 1 und dem zweiten Potential V 2 jedoch auf einen sehr viel kleineren Wert eingestellt, als die Differenz zwischen ihnen und dem festen Potential Vd. Als Folge davon befinden sich die Spannungen, die den zwei Sensoren zuzuführen sind, auf im wesentlichen gleichem Pegel, und die Dunkelstromwerte können als gleich angesehen werden. Bei (c) in Fig. 2 ist die Differenz zwischen dem ersten Potential und dem zweiten Potential zur besseren Erkennbarkeit sehr stark vergrößert dargestellt.

Fig. 3 zeigt den Aufbau einer Lichtintensitätsdetektorschaltung nach der vorliegenden Erfindung, die eine Kompensationsfunktion für die Versätze des Kompensators aufweist, und Fig. 4 zeigt ein Kurvendiagramm, das den Betriebsablauf der Lichtintensitätsdetektorschaltung nach Fig. 3 zeigt.

In Fig. 3 sind der optische Sensor 11 und der Parallelkondensator 12 die gleichen, wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert, der Blindsensor ist jedoch durch eine Zeitkonstantenschaltung 80 ersetzt, die aus einem Kondensator 81 und einem Widerstand 82 besteht. In dem dargestellten Beispiel ist die Zeitkonstantenschaltung 80 mit einer Unterbrechungseinrichtung 70 zum Unterbrechen ihres Betriebs ausgerüstet. Diese Unterbrechungseinrichtung 70 kann durch einen Transistor gebildet sein, der in Serie mit dem Widerstand 82 geschaltet ist. Wie beim vorangehenden Beispiel sind der optische Sensor 11 und die Zeitkonstantenschaltung 80 mit ihren ersten Anschlüssen an dem gemeinsamen Potential Vd fest angeschlossen, und das Potential vp am anderen (oder zweiten) Anschluß des optischen Sensors 11 und das Potential vn am anderen (oder zweiten) Anschluß der Zeitkonstantenschaltung 80 sind den positiven bzw. negativen Eingängen der Komparatorschaltung 60 zugeführt. Anders als beim vorangehenden Beispiel der Fig. 1 ist jedoch der zweite Anschluß des optischen Sensors 11 mit einem Transistor 30 verbunden, der als die Einrichtung zum Zuführen des ersten Potentials V 1 dient, und mit einem Transistor 40, der als die Einrichtung zum Zuführen des zweiten Potentials V 2 dient. Der zweite Anschluß der Zeitkonstantenschaltung 80 ist mit einem Transistor 50 verbunden, der als Einrichtung zum Zuführen des dritten Potentials V 3 zu ihr dient. Der Transistor 70, der als Unterbrechungseinrichtung wirkt, empfängt den Ausgang So des Komparators 60. Das Ausgangssignal S der Lichtintensitätsdetektorschaltung wird vom Ausgang einer ODER-Schaltung 61 entnommen, die den Ausgang So des Komparators und den Setzbefehl R 2 des Transistors 40 empfängt. Um diese Lichtintensitätsdetektorschaltung zu betreiben, wird der Setzbefehl R 2, wie in Fig. 4 bei (a) gezeigt, dem Transistor 40 zugeführt, um den zweiten Anschluß des optischen Sensors auf das zweite Potential V 2 festzulegen, wie bei (d) in Fig. 4 gezeigt. Gleichzeitig damit wird im vorliegenden Beispiel ein Rücksetzimpuls R 3, wie bei (b) in Fig. 4 gezeigt, dem Transistor 50 zugeführt, um den zweiten Anschluß der Zeitkonstantenschaltung 80 anfänglich oder gewöhnlich auf ein drittes Potential V 3 zu setzen, wie bei (e) in Fig. 4 gezeigt. Als Folge nimmt der Ausgang So des Komparators 60 den Pegel "H" an, der den Transistor 70 einschaltet, der als die Unterbrechungseinrichtung wirkt, um die Zeitkonstantenschaltung 80 in ihren betriebsfähigen Zustand zu bringen.

Als Folge davon steigt das Potential vn am zweiten Anschluß der Zeitkonstantenschaltung 80 an, wie bei (e) in Fig. 4 gezeigt. In Abhängigkeit von dem Potential vn sollte der Komparator 60 idealerweise den Zustand seines Ausgangs So ändern, wenn das Potential vn das zweite Potential V 2 erreicht, das dem positiven Eingang des Komparators 60 zugeführt ist. Wegen des Versatzes Δ V ändert der Komparator 60 den Zustand seines Ausgangs So von "H" auf "L", wenn das Potential vn am zweiten Anschluß der Zeitkonstantenschaltung 80 einen Wert erreicht, der um den Versatz Δ V höher als das zweite Potential V 2 ist. In Abhängigkeit vom Signal So wird der Transistor 70, der als die Unterbrechungseinrichtung arbeitet, ausgeschaltet, so daß die Tätigkeit der Zeitkonstantenschaltung 80 zu dem Zeitpunkt unterbrochen wird, zu welchem sich So von "H" auf "L" ändert. Danach wird das Potential vn am zweiten Anschluß der Zeitkonstantenschaltung 80 auf einem Potential gehalten, das um den Versatz Δ V des Komparators 60 gegenüber dem zweiten Potential V 2 verschoben ist, wie bei (e) in Fig. 4 gezeigt. Wie man aus der obigen Beschreibung erkennt, wird das zweite Potential V 2, das um eine Größe korrigiert ist, die gleich dem Versatzwert Δ V vom Komparator 60 ist, sozusagen in Form des Potentials am zweiten Anschluß der Zeitkonstantenschaltung "gespeichert". Im Anschluß daran wird die Intensität des von dem optischen Sensor empfangenen Lichts durch die Ausnutzung des zweiten Potentials ermittelt, das mit dem Versatz kompensiert ist.

Nach der Ermittlung wird das Potential vp am zweiten Anschluß des optischen Sensors vom zweiten Potential V 2 auf das erste Potential V 1 umgeschaltet und auf das erste Potential V 1 gesetzt. Zu diesem Zweck und in Abhängigkeit von der Änderung des Ausgangs So des Komparators 60 von "H" auf "L" wird der Setzbefehl R 2 für das zweite Potential von "H" auf "L" umgeschaltet, wie bei (a) in Fig. 4 gezeigt, so daß der Rücksetzimpuls R 1, wie bei (d) in Fig. 4 gezeigt, dem Transistor 30 zugeführt wird, der als die ersten Potentialzuführungseinrichtung dient. Der Widerstand 41, der in Serie zum Transistor 40 geschaltet ist, verhindert, daß das erste Potential und das zweite Potential innerhalb einer kurzen Zeitdauer kurzgeschlossen werden, für die der Setzbefehl R 2 und der Rücksetzimpuls R 1 sich überlappen. Durch die oben beschriebenen Vorgänge wird das Potential vp am anderen Anschluß des optischen Sensors 11 auf das erste Potential V 1 gesetzt, wie bei (d) in Fig. 4 gezeigt, und steigt dann mit einem Gradienten entsprechend der Intensität des vom optischen Sensor empfangenen Lichts an. Der Komparator 60, der den Wert des Potentials vp vom optischen Sensor 11 an seinem positiven Eingang empfängt, vergleicht den Wert des Potentials vp mit dem versatzkompensierten zweiten Potential V 2, den er an seinem negativen Eingang empfängt. Da der Komparator 60 bereits das versatzkompensierte zweite Potential V 2 an seinem negativen Eingang empfing, ändert er den Zustand seines Ausgangs So von "L" auf "H", wie bei (f) in Fig. 4 gezeigt, ohne Rücksicht auf den Versatzwert, wenn das Potential vp am zweiten Anschluß des optischen Sensors 11 das zweite Potential V 2 erreicht. Die ODER-Schaltung 61 empfängt den Ausgang So an ihrem ersten Eingang und den Setzbefehl R 2 an ihrem zweiten Eingang in diesem Beispiel, so daß ihr Ausgangssignal S den Zustand "L" annimmt, wie bei (g) in Fig. 4 gezeigt, und zwar für die Zeitperiode Td von dem Augenblick, zu welchem das Potential vp am zweiten Anschluß des optischen Sensors 11 auf das erste Potential V 1 gesetzt ist, bis zu dem Augenblick, zu welchem der Zustand des Ausgangs So des Komparators 60 sich ändert. Als Ergebnis wird der Ausgang der ODER-Schaltung 61 in diesem Beispiel als das Ausgangssignal verwendet, das das Detektorergebnis der Lichtintensitätsdetektorschaltung anzeigt. Die Detektorzeitperiode Td gibt die Intensität des von dem optischen Sensor empfangenen Lichts an.

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß die Lichtintensitätsdetektorschaltung hinsichtlich ihres Betriebs in zwei Stufen unterteilt ist. In der ersten Stufe wird das zweite Potential versatzkompensiert und in der Zeitkonstantenschaltung gespeichert. In der zweiten Stufe wird dieses versatzkompensierte zweite Potential als das Vergleichspotential des Komparators verwendet, um die Intensität des von dem optischen Sensor empfangenen Lichts zu ermitteln. Als Ergebnis kann die Lichtintensitätsdetektorschaltung nach der vorliegenden Erfindung die Lichtintensität stets genau ermitteln, ohne durch den Versatz vom Komparator beeinflußt zu werden.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 erläutert. Bei dieser Ausführungsform werden sowohl die Zeitkonstantenschaltung als auch der Blindsensor verwendet, so daß die Erfindung sowohl mit der Funktion der Dunkelstromkompensation des optischen Sensors als auch der Funktion der Versatzkompensation des Komparators versehen ist.

In Fig. 5 sind die optischen Sensoren 11 durch Photodioden beispielhaft dargestellt, die in dem Bildsensor 10 enthalten sind, der im oberen Abschnitt der Zeichnungen dargestellt ist, und ihre Übergangskapazitäten werden als die Parallelkondensatoren 12 verwendet, wie üblich. In einem Blindbildsensor 20, der unter dem Bildsensor 10 dargestellt ist, ist ein Blindsensor 21 für jeden der optischen Sensoren 11 vorgesehen und ist mit dem Abschirmfilm 23 bedeckt, so daß der Parallelkondensator 22, der als die Übergangskapazität wirkt, auch als der Kondensator der Zeitkonstantenschaltung verwendet wird. Alle optischen Sensoren 11 und Blindsensoren 21 sind mit ihren ersten Anschlüssen zusammengeschaltet und mit dem konstanten Potential Vd verbunden. Darüber hinaus ist ein Detektor 90, der unter dem Blindbildsensor 20 angeordnet ist, für jedes Paar aus optischen Sensor 11 und Blindsensor 21 vorgesehen und empfängt das feste Potential Vd, das erste Potential V 1 und das zweite Potential V 2 unter allen Detektoren geteilt. Als das dritte Potential wird in dieser Ausführungsform das Massepotential E verwendet, das in dem Block des Detektors 90 angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform ist, wie aus der Zeichnung ersichtlich, die Potentialzuführungseinrichtung im Detektor 90 hauptsächlich durch Durchlaßtore anstelle von Transistoren des vorangehenden Beispiels ausgeführt.

Das Potential vp am zweiten Anschluß des optischen Sensors 11 und das Potential vn am zweiten Anschluß des Blindsensors 21 werden den positiven und negativen Eingängen des Komparators 60 im Detektors 90 zugeführt. Bei dieser Ausführungsform ist das Potential vp vom optischen Sensor 11 fest oder auf das erste Potential V 1 oder auf das zweite Potential V 2 gesetzt. Die positive Eingangsschaltung, die an der linken Seite des Komparators 60 angeordnet ist, ist mit einem Durchlaßtor 31 ausgerüstet, das als Einrichtung zum Zuführen des ersten Potentials V 1 dient, und mit einem Durchlaßtor 42 ausgerüstet, das als Einrichtung zum Zuführen des zweiten Potentials V 2 dient. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch ein weiteres Durchlaßtor 91 als eine Potentialzuführungseinrichtung vorgesehen, die zwischen den ersten und zweiten Potentialen geteilt ist. Dieses Durchlaßtor 91 ist zwischen den Verbindungspunkt der Durchlaßtor 31 und 42 und den positiven Eingang des Komparators 60 geschaltet. Das Durchlaßtor 42 für das zweite Potential V 2 wird durch den Einstellbefehl R 2 gesteuert. Bei dieser Ausführungsform wird das Durchlaßtor 31 für das erste Potential V 1 ebenfalls unter Verwendung des gleichen Einstellbefehls R 2 gesteuert. Der Einstellbefehl R 2 wird daher über einen Inverter 91, das zwischen den ersten und zweiten Potentialen geteilt ist, wird dazu verwendet, den sog. "Detektorvorgang" zu starten, und er wird mit einem Detektorbefehl R 4 für seine Steuerung versorgt. Bei dieser Ausführungsform werden der Detektorbefehl R 4 und der Ausgang So des Komparators 60 der ODER-Schaltung 61 zugeführt, deren Ausgang als Ausgangssignal S des Detektors 90 extrahiert wird.

Die auf der rechten Seite der Zeichung dargestellte Schaltung für das Potential vn, das von dem Blindsensor 21 kommt, enthält: den Widerstand 82, den die Zeitkonstantenschaltung enthält, zusammen mit dem Parallelkondensator 22 des Blindsensors 21; ein Durchlaßtor 92 für die Schaltungsisolierung; ein Durchlaßtor 71 zum Unterbrechen des Betriebs der Zeitkonstantenschaltung; und den Transistor 50, der als die Einrichtung zum Zuführen des Massepotentials E oder des dritten Potentials dient. Wie bei den vorangehenden Beispielen wird der Transistor 50 zur Einstellung des dritten Potentials durch den Rücksetzimpuls R 3 gesteuert, und das Durchlaßtor 71 zum Unterbrechen des Betriebs der Zeitkonstantenschaltung wird durch den Ausgang So des Komparators 60 gesteuert. Das isolierende Durchlaßtor 92 wird durch ein Steuersignal R 5 geöffnet oder geschlossen. Nachfolgend wird die Betriebsweise der Schaltung dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Kurvenverläufe nach Fig. 6 erläutert. Bei dieser Ausführungsform muß vor der Ermittlung der Lichtintensität das Potential vn, das vom Blindsensor 21 kommt, auf ein versatzkompensiertes zweites Potential eingestellt werden. Vor dem Augenblick zum Beginn des Betriebs der Schaltung, wie in (a) in Fig. 6 gezeigt, werden das Steuersignal R 5, der Einstellbefehl R 2 und der Startbefehl R 4 in den "H"-Zustand versetzt, wie bei (b) bis (d) in Fig. 6 gezeigt. Als Folge davon werden die Durchlaßtore 42 und 91 eingeschaltet, jedoch wird das Durchlaßtor 91 ausgeschaltet, so daß das Potential vp, das von dem optischen Sensor 11 zum positiven Eingang des Komparators 60 kommt, auf das zweite Potential V 2 fixiert wird, wie bei (e) in Fig. 6 gezeigt. In diesem Zustand wird, wie bei (a) in Fig. 6 gezeigt, das Potential vn vom Blindsensor 21 gewöhnlich auf Massepotential oder das dritte Potential eingestellt oder zu Anfang eingestellt, wie bei (f) in Fig. 6 gezeigt, indem der Rücksetzimpuls R 3 zur Einstellung des dritten Potentials zum Zeitpunkt t 0 dem Transistor 50 zugeführt wird. Als Folge davon nimmt der Ausgang So des Komparators 60 den Pegel "H" an, um das Durchlaßtor 71 einzuschalten. Da darüber hinaus das Durchlaßtor 92, das über dem Tor 71 liegt, durch das Steuersignal R 5 ebenfalls eingeschaltet ist, beginnt die Zeitkonstantenschaltung, die aus dem Widerstand 82 und dem Parallelkondensator 22 des Blindsensors 21 besteht, zum Zeitpunkt t 1 ihren Betrieb, wie bei (a) in Fig. 6 gezeigt. Durch den Betrieb der Zeitkonstantenschaltung wird das Potential vn, das vom Blindsensor 21 kommt, angehoben, wie bei (f) in Fig. 6 gezeigt, bis sein Wert das zweite Potential V 2 um den Versatz Δ V des Komparators 60 bei dieser Ausführungsform übersteigt. In diesem Augenblick t 2 wechselt der Zustand des Ausgangs So des Komparators 60 von "H" auf "L". Als Folge davon wird das Durchlaßtor 71, das als Unterbrechungseinrichtung arbeitet, ausgeschaltet, so daß der Betrieb der Zeitkonstantenschaltung sofort unterbrochen wird. Sodann wird das Potential vn, das vom Blindsensor zum negativen Eingang des Komparators 60 geführt wird, auf das zweite Potential V 2 eingestellt, das um den Versatz Δ V des Komparators 60 kompensiert ist.

In Übereinstimmung mit der Zustandsänderung am Ausgang des Komparators 60 wird darüber hinaus das Steuersignal R 5 von "H" auf "L" bei dieser Ausführungsform im Augenblick t 3 umgeschaltet, wie bei (b) in Fig. 6 gezeigt, um das Durchlaßtor 92 auszuschalten. Dieses Umschalten wird ausgeführt, um die Wiederinbetriebnahme der Zeitkonstantenschaltung zu verhindern, wenn der Zustand des Ausgangs So des Komparators 60 später wieder auf "H" geändert wird. Das Schalten des Steuersignals R 5 braucht daher nicht in diesem Augenblick ausgeführt zu werden, sondern es reicht, wenn es vor einem später beschriebenen Augenblick t 6 ausgeführt wird. Um die in die Ermittlung der Lichtintensität einzutreten, wird der Einstellbefehl R 2 von "H" auf "L" zum Zeitpunkt t 4 umgeschaltet, wie bei (c) in Fig. 6 gezeigt, um das Durchlaßtor 42 für das zweite Potential V 2 auszuschalten und das Durchlaßtor 31 für das erste Potential V 1 einzuschalten, um das Potential vp am zweiten Anschluß des optischen Sensors 11 auf das erste Potential V 1 einzustellen, wie bei (e) in Fig. 6 gezeigt. Der Zeitpunkt t 4 zum Schalten des Einstellbefehls R 2 kann im Prinzip unmittelbar hinter den vorangehenden Zeitpunkt t 2 fallen, zu welchem der Komparator 60 den Zustand seines Ausgangs So änderte. Da die Versatzwerte des Komparators 60 für die einzelnen Detektoren 90, die als optische Sensoren in dem Bildsensor 10 enthalten sind, mehr oder minder verschieden sind, wie in Fig. 5 gezeigt, tritt eine Streuung für jeden Detektor im Zeitpunkt t 2 auf. Das Schalten des Einstellbefehls R 2 wird daher um eine kurze Zeitdauer gegenüber dem Zeitpunkt t 4 auf den Zeitpunkt t 2 verzögert, damit der Einstellbefehl auf die vielen Detektoren 90 aufgeteilt werden kann. Der Detektorbetrieb beginnt bei dieser Ausführungsform durch Umschalten des Detektorbefehls R 4 von "H" auf "L" im Zeitpunkt t 5 unmittelbar hinter dem Zeitpunkt t 4. Als Folge davon wird das Potential vp am zweiten Anschluß des optischen Sensors 11 vom ersten Potential V 1 gelöst, so daß es ansteigt, wie bei (e) in Fig. 6 gezeigt, und zwar mit einem Gradienten, der durch die Summe aus dem Photostrom entsprechend der vom optischen Sensor empfangenen Lichtintensität und dem Dunkelstrom bestimmt ist. Andererseits wird das Potential vn am zweiten Anschluß des Blindsensors 21 durch das zweite Potential V 2 eingestellt, das zum Zeitpunkt t 2 versatzkompensiert wird, und es steigt dann allmählich an, wie bei (f) in Fig. 6 gezeigt, und zwar mit einer sehr sanften Neigung entsprechend dem laufenden Wert zu jenem Zeitpunkt. Als Folge davon wechselt der Komparator 60 zum Zeitpunkt t 6, wenn das dem positiven Eingang des Komparators 60 zugeführte Potential vp einen Wert erreicht, der das zweite Potential V 2 um die Differenz Δ V des Potentials vp aufgrund des Dunkelstroms des Blindsensors 21 überschreitet, seinen Ausgang So vom Zustand "L" auf den Zustand "H", wie bei (g) in Fig. 6 gezeigt.

Wenn die Dunkelströme des optischen Sensors und des Blindsensors gleich sind, wie oben beschrieben worden ist, fällt der Zeitpunkt t 6 mit dem Zeitpunkt entsprechend dem Punkt zusammen, zu welchem die gestrichelte Linie für das Potential vp gemäß (e) in Fig. 6, das ausschließlich aufgrund des von dem optischen Sensor erzeugten Photostroms ansteigt, das zweite Potential V 2 schneidet. Die eingestellten Werte der einzelnen Potentiale im tatsächlichen Betrieb des Detektors 90 können beispielsweise 5,0 V für das feste Potential Vd, 2,0 V für das zweite Potential V 2, 1,8 V für das erste Potential V 1 und 0 V oder Masse für das dritte Potential E sein. Als Folge davon sind die Spannungen, die dem optischen Sensor 11 und dem Blindsensor 21 während des Detektorbetriebs zuzuführen sind, 3,0 bis 3,2 V bzw. etwa 3,0 V. Man kann daher sagen, daß die Dunkelströme der zwei Sensoren im wesentlichen einander gleich sind.

Das Ausgangssignal S der Lichtintensitätsdetektorschaltung dieser Ausführungsform wird von der ODER-Schaltung 61 abgenommen, die den Ausgang So des Komparators 60 und den Detektorbefehl R 4 empfängt, und es ist ein Signal, das den Zustand "L" für die Zeitperiode vom Ermittlungsstartzeitpunkt t 5 bis zum Ermittlungsendzeitpunkt t 6 hat, zu welchem Zeitpunkt der Ausgang So des Komparators 60 seinen Zustand ändert, wie bei (h) in Fig. 6 gezeigt. Wie man aus der obigen Beschreibung entnehmen kann, wird die gezeigte Ermittlungszeitperiode Td, für die der Zustand "L" ist, durch den Dunkelstrom des optischen Sensors nicht beeinflußt und drückt genau die Lichtintensität aus, wie vom optischen Sensor 11 empfangen, da der Versatz des Komparators kompensiert ist.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in vielfältigen Arten praktiziert werden. Beispielsweise können die Anschlußarten der Potentialzuführungseinrichtungen, wie beispielsweise der Transistoren und der Durchlaßtore zum Einstellen oder Fixieren der zweiten Anschlüsse der optischen Sensoren oder der Blindsensoren auf die gewünschten Potentiale, die Kurvenverläufe der Rücksetzimpulse oder Befehle zum Öffnen oder Schließen jener Elemente und die Zeitpunkte zum Zuführen der Impulse oder Befehle zu den Potentialzuführungseinrichtungen in geeigneter Weise in Übereinstimmung mit dem Zweck der Lichtintensitätsermittlung und mit der für den Anwendungszweck erforderlichen Detektorgenauigkeit gewählt werden und können in den verschiedensten Arten aufgebaut oder verwirklicht werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Lichtintensitätsdetektorschaltung, die einen optischen Sensor vom Ladungsspeichertyp verwendet, der einen Parallelkondensator aufweist, dadurch verbessert, daß sich Detektorergebnisse erzielen lassen, die frei vom Einfluß des Dunkelstroms des optischen Sensors und frei vom Einfluß des Versatzes des Komparators in der Detektorschaltung sind, so daß die Detektorgenauigkeit der Lichtintensität gegenüber dem Stand der Technik stark verbessert ist.

Um den Einfluß der Dunkelströme der optischen Sensoren in einem Bildsensor zu beseitigen, ist speziell eine Schaltung zur Ermittlung der Intensität des Lichts vorgesehen, die von einem optischen Sensor vom Ladungsspeichertyp empfangen wird, der mit einem Parallelkondensator versehen ist, enthaltend einen Blindsensor, der als ein abgeschirmter optischer Sensor aufgebaut ist, der den gleichen Aufbau wie der optische Sensor hat, einschließlich eines Kondensators, und von dem ein erster Anschluß auf ein Potential festgelegt ist, das mit dem ersten Ende des optischen Sensors geteilt wird. Es sind Einrichtungen vorgesehen, um ein erstes Potential an den zweiten Anschluß des optischen Sensors zu legen und um ein zweites Potential, das sich von dem ersten Potential unterscheidet, an den zweiten Anschluß des Blindsensors im wesentlichen gleichzeitig mit der Zuführung des ersten Potentials zu legen. Ein Komparator vergleicht das Potential am zweiten Anschluß des optischen Sensors mit dem Potential am zweiten Anschluß des Blindsensors, wodurch ein Signal, das die Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt, zu welchem die zweiten Anschlüsse des optischen Sensors und des Blindsensors auf das erste bzw. das zweite Potential gesetzt worden sind, bis zum Zeitpunkt, zu welchem das Potential am zweiten Anschluß des optischen Sensors gleich dem Potential am zweiten Anschluß des Blindsensors ist, angibt, als Ausgangssignal vom Komparator geliefert wird, das die Intensität des vom optischen Sensor empfangenen Lichts angibt. Folglich ändert sich das Potential am zweiten Anschluß des Blindsensors im Laufe der Zeit durch einen Strom, der gleich dem Dunkelstrom des optischen Sensors ist, so daß der Einfluß der Dunkelstromkomponente, ausgedrückt als zeitliche Änderung des Potentials am zweiten Anschluß des optischen Sensors, im wesentlichen vollständig eliminiert wird. Als Folge davon ist die Zeitperiode, die durch das Ausgangssignal des Detektors ausgedrückt wird und vom Komparator abgegeben, die Zeitperiode, die allein vom Photostrom des optischen Sensors abhängt. Es ist daher möglich, die vom optischen Sensor empfangene Lichtintensität genau zu ermitteln.

Im Falle, daß mehrere optische Sensoren in einer Sensorgruppe, wie beispielsweise einem Blindsensor, angeordnet sind, kann der Blindsensor des oben beschriebenen Aufbaus gemeinsam unter den vielen optischen Sensoren geteilt werden. Das erste Potential wird dazu verwendet, den Anfangsbetriebswert der Lichtintensitätsdetektorschaltung einzustellen, und das zweite Potential ist ein sog. Vergleichspotential im Betrieb des Komparators. Die Differenz zwischen den ersten und zweiten Potentialen wird so eingestellt, daß eine gewünschte Lichtintensitätsdetektorempfindlichkeit der Detektorschaltung erhalten werden kann. Eine kleinere Differenz zwischen diesen ersten und zweiten Potentialen ist für eine höhere Detektorempfindlichkeit bestimmt. Eine weiterer Vorteil wird durch Beseitigung der Fehlers erzielt, der aus dem Dunkelstrom resultiert, indem die Differenz zwischen den ersten und zweiten Potentialen auf einen Pegel eingestellt wird, der wesentlich kleiner als die Differenz zwischen dem gemeinsamen Potential ist, an das die ersten Anschlüsse des optischen Sensors und des Blindsensors angeschlossen sind, und dem ersten oder zweiten Potential.

Als nächstes, um den Einfluß des Versatzes, hervorgerufen durch den Komparator in der Detektorschaltung, zu beseitigen, ist eine Lichtintensitätsdetektorschaltung vorgesehen, die eine Zeitkonstantenschaltung enthält, die einen ersten Anschluß hat, der auf ein Potential gesetzt ist, das mit einem Anschluß eines optischen Sensors geteilt wird. Es sind Mittel vorgesehen, um ein erstes Potential dem zweiten Anschluß des optischen Sensors zuzuführen, und ein zweites Potential, das sich von dem ersten Potential unterscheidet, dem zweiten Anschluß des optischen Sensors zuzuführen, und ein drittes Potential, das sich von dem zweiten Potential unterscheidet, dem zweiten Anschluß der Zeitkonstantenschaltung zuzuführen. Ein Komparator vergleicht das Potential am zweiten Anschluß des optischen Sensors mit dem Potential am Anschluß der Zeitkonstantenschaltung, und eine Unterbrechungseinrichtung unterbricht den Betrieb der Zeitkonstantenschaltung auf der Grundlage des Ausgangs des Komparators, wenn der zweite Anschluß der Zeitkonstantenschaltung ein Potential annimmt, das im wesentlichen gleich dem am zweiten Anschluß des optischen Sensors ist, nachdem der zweite Anschluß des optischen Sensors auf das zweite Potential gesetzt worden ist und nachdem der zweite Anschluß der Zeitkonstantenschaltung auf ein drittes Potential gesetzt worden ist. Als Folge wird der Wert des zweiten Potentials, das mit dem Versatzwert des Komparators kompensiert ist, als Potential des zweiten Anschlusses der Zeitkonstantenschaltung gespeichert oder verriegelt, so daß die Intensität des von dem optischen Sensor empfangenen Lichts unter Verwendung des versatzkompensierten zweiten Potentials als Vergleichspotential ermittelt wird. Für diese Lichtintensitätsermittlung wird ein Signal, das die Zeitperiode von dem Augenblick, zu welchem der zweite Anschluß des optischen Sensors auf das erste Potential gesetzt wird und das Potential am zweiten Anschluß der Zeitkonstantenschaltung auf das erste Potential gesetzt wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu welchem das Potential am zweiten Anschluß des optischen Sensors gleich dem Potential am zweiten Anschluß der Zeitkonstantenschaltung wird, angibt, als das Ausgangssignal der Detektorschaltung auf der Grundlage des Ausgangs des Komparators extrahiert. Da das Vergleichspotential des Komparators bereits auf dem versatzkompensierten zweiten Potential war, kann der Komparator den Detektorbetrieb unabhängig von dem Versatzwert beenden, wenn das Potential am zweiten Anschluß des optischen Sensors das zweite Potential erreicht. Folglich kann die Zeitperiode, die durch das Ausgangssignal der Detektorschaltung ausgedrückt wird, als die Detektorzeitperiode verwendet werden, die die von dem Detektor empfangene Lichtintensität genau ausdrückt, ohne durch den Versatzwert des Komparators beeinflußt zu sein.

Die oben erwähnte Zeitkonstantenschaltung besteht am einfachsten aus einer Parallelschaltung aus einem Kondensator und einem Widerstand und arbeitet am besten, wenn ihr Betrieb durch Abtrennung des Widerstands durch die Unterbrechungseinrichtung unterbrochen wird. Wie unter Bezugnahme auf die Ausführungsform, die die Prinzipien der ersten und zweiten Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinigt, erläutert worden ist, kann der Kondensator der Zeitkonstantenschaltung durch einen Blindsensor ersetzt werden, der einen Parallelkondensator enthält, so daß nicht nur der Versatz des Komparators, sondern auch der Einfluß des Dunkelstroms des optischen Sensors kompensiert werden können. Wie oben beschrieben, wird das erste Potential dazu verwendet, zu Anfang den Detektorbetrieb der Detektorschaltung einzustellen, und das zweite Potential wird dazu verwendet, das Bezugspotential des Komparators einzustellen. Andererseits wird das dritte Potential dazu verwendet, zu Anfang den Betrieb der Zeitkonstantenschaltung einzustellen, um das Vergleichspotential vorzugeben, das durch den Komparator versetzt und kompensiert wird. Das dritte Potential kann von dem Pegel des zweiten Potentials abweichen, kann aber auch den gleichen Pegel wie das erste Potential haben.

Die Lichtintensitätsdetektorschaltung nach der vorliegenden Erfindung, die die oben erläuterten Merkmale aufweist, ist zur Einrichtung eines Satzes aus genauen Analogdaten oder Mehrbit-Digitaldaten zum Ausdrücken des Videobildes eines von einem Bildsensor empfangenen Gegenstandes geeignet. Die Detektorschaltung wird an den einzelnen optischen Sensoren angewendet, die in dem Bildsensor enthalten sind. Im Falle, daß Videodaten unter Verwendung der bekannten optischen Sensoren erzeugt werden, kann allerhöchstens eine Datengenauigkeit von 1 bis 2 Bits erhalten werden. Die vorliegende Erfindung kann die Genauigkeit auf einen hohen Pegel anheben, um Daten von 8 bis 16 Bits zu liefern. Es ist daher möglich, das Muster eines Videobildes mit Hilfe der vorliegenden Erfindung genau zu erkennen oder zu spezifizieren. Die vorliegende Erfindung kann darüber hinaus mit verschiedenen Detektorgenauigkeitspegeln innerhalb weiter Anwendungsbereiche je nach den Erfordernissen praktiziert werden.

Claims (6)

1. Lichtintensitätsdetektorschaltung mit einem optischen Sensor, der erste und zweite Anschlüsse und einen Parallelkondensator aufweist und der an dem ersten Anschluß mit einem vorbestimmten Potential verbunden ist, wobei eine Potentialzuführungseinrichtung zwischen den zweiten Anschluß des optischen Sensors und eine Quelle für ein erstes Potential geschaltet ist und bei einer anfänglichen Einstellung leitfähig gemacht ist, und mit einem Komparator, der einen ersten Eingangsanschluß aufweist, der mit dem zweiten Anschluß des optischen Sensors verbunden ist, und einen zweiten Eingangsanschluß aufweist, der ein Bezugspotential eines Pegels erhält, der zwischen dem vorbestimmten Potential und dem ersten Potential liegt, so daß die Intensität des empfangenen Lichts als die Zeitperiode zwischen der anfänglichen Einstellung und dem Augenblick ermittelt wird, zu welchem ein Ausgangssignal vom Komparator erzeugt wird, enthaltend:
einen optisch abgeschirmten Blindsensor mit einem ersten Anschluß, der mit dem vorbestimmten Potential verbunden ist, und einem zweiten Anschluß, der mit dem zweiten Eingangsanschluß des Komparators verbunden ist, und der denselben Aufbau hat, wie der optische Sensor, einschließlich eines entsprechenden Parallelkondensators;
eine Quelle für ein zweites Potential, das einen Pegel hat, der zwischen dem vorbestimmten Potential und dem ersten Potential liegt; und
eine zweite Potentialzuführungseinrichtung, die zwischen die zweite Potentialquelle und den zweiten Anschluß des Blindsensors geschaltet ist und die nur bei der ursprünglichen Einstellung leitfähig gemacht wird.

2. Lichtintensitätsdetektorschaltung mit einem optischen Sensor, der erste und zweite Anschlüsse und einen Parallelkondensator aufweist und der an seinem ersten Anschluß mit einem vorbestimmten Potential verbunden ist, mit einer ersten Potentialzuführungseinrichtung, die zwischen den zweiten Anschluß des optischen Sensors und eine Quelle für ein erstes Potential geschaltet ist und die bei einer anfänglichen Einstellung leitfähig gemacht ist, und mit einem Komparator, der einen ersten Eingangsanschluß hat, der mit dem zweiten Anschluß des optischen Sensors verbunden ist, und einen zweiten Eingangsanschluß hat, der ein Vergleichspotential eines Pegels erhält, der zwischen dem vorbestimmten Potential und dem ersten Potential liegt, so daß die Intensität des empfangenen Lichts als die Zeitperiode zwischen dem anfänglichen Einstellen und dem Zeitpunkt ermittelt wird, zu welchem ein Ausgangssignal vom Komparator erzeugt wird, enthaltend:
eine Zeitkonstantenschaltung mit einem Kondensator, dessen erster Anschluß mit dem vorbestimmten Potential verbunden ist, und dessen zweiter Anschluß mit dem zweiten Eingangsanschluß des Komparators verbunden ist;
eine zweite Potentialzuführungseinrichtung zum Zuführen eines zweiten Potentials eines Pegels, der zwischen dem vorbestimmten Potential und dem ersten Potential liegt, zu dem ersten Eingangsanschluß des Komparators vor dem anfänglichen Einstellen;
eine dritte Potentialzuführungseinrichtung zum Betreiben der Zeitkonstantenschaltung zum Anheben des zweiten Anschlusses des Kondensators der Zeitkonstantenschaltung auf ein drittes Potential, das einen Pegel hat, der zwischen dem vorbestimmten Potential und dem genannten zweiten Potential liegt, während das zweite Potential durch die zweite Potentialzuführungseinrichtung dem ersten Eingangsanschluß des Komparators zugeführt wird; und
eine Unterbrechungseinrichtung zum Unterbrechen des Betriebs der Zeitkonstantenschaltung in Abhängigkeit von der Erzeugung des Ausgangssignals des Komparators.

3. Lichtintensitätsdetektorschaltung mit einem optischen Sensor mit ersten und zweiten Anschlüssen und einem Parallelkondensator, der an seinem ersten Anschluß mit einem vorbestimmten Potential verbunden ist, wobei eine erste Potentialzuführungseinrichtung zwischen den zweiten Anschluß des optischen Sensors und eine Quelle für ein erstes Potential geschaltet ist und die bei einer anfänglichen Einstellung leitfähig gemacht ist, und mit einem Komparator, der einen ersten Eingangsanschluß aufweist, der mit dem zweiten Anschluß des optischen Sensors verbunden ist, und einen zweiten Eingangsanschluß aufweist, der ein Vergleichspotential eines Pegels empfängt, der zwischen dem vorbestimmten Potential und dem ersten Potential liegt, so daß die Intensität des empfangenen Lichts als die Zeitperiode zwischen dem anfänglichen Einstellen und dem Augenblick ermittelt wird, zu welchem ein Ausgangssignal vom Komparator erzeugt wird, enthaltend:
einen optisch abgeschirmten Blindsensor mit einem ersten Anschluß, der mit dem vorbestimmten Potential verbunden ist, und einem zweiten Anschluß, der mit dem zweiten Eingangsanschluß des Komparators verbunden ist und der den gleichen Aufbau aufweist, wie der optische Sensor, einschließlich eines entsprechenden Parallelkondensators;
eine Zeitkonstantenschaltung mit einem Parallelkondensator des Blindsensors, der dem Parallelkondensator des optischen Sensors entspricht:
eine zweite Potentialzuführungseinrichtung zum Zuführen eines zweiten Potentials eines Pegels, der zwischen dem vorbestimmten Potential und dem ersten Potential liegt, zu dem ersten Eingangsanschluß des Komparators vor dem anfänglichen Einstellen;
eine dritte Potentialzuführungseinrichtung zum Betreiben der Zeitkonstantenschaltung zum Anheben des zweiten Sensoreingangsanschlusses des Blindsensors auf ein drittes Potential, das einen Pegel zwischen dem vorbestimmten Potential und dem zweiten Potential aufweist, während das zweite Potential von der zweiten Potentialzuführungseinrichtung dem ersten Eingangsanschluß des Komparators zugeführt wird, und
eine Unterbrechungseinrichtung zum Unterbrechen des Betriebs der Zeitkonstantenschaltung in Abhängigkeit von der Erzeugung des Ausgangssignals des Komparators.

4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Sensor eine Photodiode ist und daß der Parallelkondensator des optischen Sensors die Übergangskapazität der Photodiode ist.

5. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Sensor eine Photodiode ist und der Parallelkondensator des optischen Sensors ein Übergangskondensator der Photodiode ist.

6. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Sensor eine Photodiode ist und der Parallelkondensator des optischen Sensors ein Übergangskondensator der Photodiode ist.