DE3902502A1

DE3902502A1 - Verfahren und anordnung zur messung der ausgangssignale eines sensors

Info

Publication number: DE3902502A1
Application number: DE3902502A
Authority: DE
Inventors: Takashi Nishibe; Shotaro Yokoyama
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1988-01-27
Filing date: 1989-01-27
Publication date: 1989-08-17
Also published as: JPH01191090A; US4969113A; JPH077082B2; DE3902502C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Mes sung der Ausgangssignale eines Sensors, beispielsweise eines optischen Sen sors, der eine zu messende physikalische Größe, z. B. Licht, empfängt und ein Meßsignal ausgibt, dessen zeitliche Länge oder Dauer eine Funktion des Betrages der physikalischen Größe ist, und insbesondere ein Verfahren und eine Anordnung, die zur Messung der Lichtintensität geeignet ist, die von einer Reihe optischer Sensoren empfangen wird, die in einer sich selbsttätig einstellenden Kamera eingebaut ist.

Übersicht über den bekannten Stand der Technik

Licht, Schall oder dergleichen, die jeweils eine zu messende phy sikalische Größe darstellen, nehmen einen sehr weiten Intensitätsbereich, z. B. von annähernd 1 : 10⁶ ein, und deshalb sollte ein Sensor zur Ermittlung dieser Art physikalischer Größen vorzugsweise einen Meßbereich aufweisen, in dem der Betrag der physikalischen Größe in deren gesamtem Intensitätsbe reich unterschieden werden kann.

Die Benutzung der Amplitude eines elektrischen Sensorsignals zur Wiedergabe des Betrages der physikalischen Größe ermöglicht jedoch nur deren Unterscheidung bestenfalls innerhalb eines Intensitätsbereiches von 1 : 10³; daher ist es übliche Praxis, daß das elektrische Signal in ein anderes elektrische Signal umgeformt wird, dessen zeitliche Länge oder Dauer sich als Funktion des Betrages der physikalischen Größe ändert, und dieses umge formte Signal ist dann das Ausgangssignal des Sensors. Für einen optischen Sensor ist es vorteilhaft, einen vom sog. Ladungsspeichertyp zur Umwandlung der zu messenden Lichtintensität in die zeitliche Länge zu verwenden. Ein Schaltungsbeispiel für einen derartigen optischen Sensor ist in der Fig. 5 gezeigt, und die im Betrieb an verschiedenen Punkten des Sensors auftreten den Signalformen zeigt die Fig. 6.

In der Fig. 5 ist ein optischer Sensor 1 dargestellt, der über eine Photodiode 1 a Licht oder eine physikalische Größe L empfängt. Die Pho todiode 1 a arbeitet beispielsweise nach Art eines optoelektrischen Leiters. Wenn die Messung der Lichtintensität in Gang gesetzt wird, wird ein Transi stor 1 b, der mit der Photodiode 1 a in Reihe liegt, durch einen Rückstellim puls RP (Fig. 6a) eingeschaltet und dabei eine Spannung V (Fig. 5) von entgegengesetzter Polung an die Photodiode 1 a angelegt, um die Kapazi tät am Übergang der Photodiode 1 a auf die Spannung V aufzuladen. In diesem Zeitpunkt ist eine Spannung v am Verbindpungspunkt zwischen der Photodiode 1 a und dem Transistor 1 b gleich dem Erdpotential E, wie in der Fig. 6b ge zeigt ist.

Wenn die Photodiode 1 a einen Photostrom erzeugt, der zum Betrag der physikalischen Größe L proportional ist, wird von diesem Photostrom ein Kondensator C (Fig. 5) entladen, und dementsprechend steigt die Spannung v linear mit der Zeit t an (Fig. 6b).

Die Spannung v gelangt zu einem Negator 1 c, dessen Ausgangssi gnal S auf das logische 1-Niveau ansteigt, während der Rückstellimpuls RP zugleich zum selben logischen Niveau ansteigt, wie die Fig. 6c angibt. So bald die Spannung v einen Schwellenwert Vth des Negators 1 c erreicht, fällt das Ausgangssignal S auf das logische O-Niveau ab. Dieses Ausgangssignal S ist ein Meßsignal aus dem Sensor 1, und es ergibt sich eine funktionelle Be ziehung: T α 1/λ, in der T die zeitliche Länge oder Dauer des Meßsignals S und λ die Größe oder Intensität der zu messenden physikalischen Größe L sind.

Bei Verwendung des Sensors 1 beispielsweise vom Ladungsspeicher typ und bei einer Umformung des Betrages der zu messenden physikalischen Größe L in eine zeitliche Länge T kann das Meßsignal S in der Dimension der zeitlichen Länge T erhalten werden, die exakt den Betrag λ der zu messenden physikalischen Größe angibt, selbst wenn diese über einen sehr weiten Inten sitätsbereich verfügt.

Wenn die zeitliche Länge T direkt als numerischer Wert ausgedrückt wird, kann dies eine Änderung dieses Wertes in einem Intensitätsbereich über 1 : 10⁶ bedingen, wenn die zu messende physikalische Größe einen Intensi tätsbereich von 1 : 10⁶ aufweist, wie oben festgestellt wurde. Folglich kann der numerische Wert des gemessenen Ausgangssignals S leicht in einen loga rithmischen Wert für seine nachfolgende Bearbeitung umgeformt werden. Wenn beispielsweise die zu messende physikalische Größe eine Lichtstärke ist, kann sie als sog. logarithmischer EV-Wert ausgedrückt werden, der üblicher weise als Hilfsmittel zur Angabe der Lichtintensität benutzt wird.

Wie in den Fig. 7 und 8 zu sehen ist, ist in der älteren ja panischen Patentschrift 62-2 04 184 des vorliegenden Anmelders ein Ver fahren zur Umwandlung der zeitlichen Länge T, die vom Meßsignal S angezeigt wird, in einen Digitalwert vorgeschlagen worden, der die zeitliche Länge T als logarithmischen Wert angibt.

In der Fig. 7 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung wiederge geben, von der ein derartiges Verfahren durchgeführt wird. Ein Taktpulsge nerator 2 erzeugt Taktpulse EVC, deren zeitliche Periode stufenweise in einem üblichen Verhältnis zunimmt. Für die Taktpulse EVC sowie für das Meß signal S aus dem Sensor 1, dessen zeitliche Länge T in der Fig. 8a darge stellt ist, ist ein UND-Glied 3 vorgesehen. Über die Ausgangsklemme des UND- Gliedes 3 gelangen Zählimpulse CT (Fig. 8c) zu einem Zähler 4. Ein Digital wert DT, der vom Zähler 4 als Zählwert ausgegeben wird, stellt den Betrag der zu messenden physikalischen Größe L in einer logarithmischen Beziehung dar. Solch eine physikalische Größe kann z. B. eine vom Sensor 1 aufgenom mene Lichtintensität sein, von der beispielsweise der zuvor erwähnte EV-Wert leicht zur Kenntnis gebracht werden kann. Sogar wenn eine große Anzahl digi taler Wert einbezogen werden, die sich auf eine Sensoranordnung mit einer großen, in ihr enthaltenen Zahl z. B. optischer Sensoren beziehen, kann eine kleine Zahl von Digits bzw. Stellen noch genau das Muster der den Kontrast des vom optischen Sensor empfangenen Bildes anzeigen.

Die bekannten Taktpulse mit einer veränderlichen zeitlichen Pe riode, die beim obengenannten Verfahren Anwendung finden, bedingen jedoch, daß das Verhältnis zwischen benachbarten Impulsen nicht ganzzahlig gewählt werden darf, sondern einen nichtganzzahligen Wert sehr dicht bei Eins anzu nehmen hat, um genau den Betrag der als Digitalwert zu messenden, physikali schen Größe wiederzugeben. Aus diesem Grunde muß der in der Fig. 7 gezeigte Taktpulsgenerator 2 durch eine Kombination einer Teilerschaltung mit Schalt hilfsmitteln gebildet sein, die einen Ein- und Ausgang zum bzw. vom Teiler erstellen. Hierdurch entsteht ein Problem, insofern als die Schaltungsanord nung kompliziert wird.

Obgleich der digitale Wert, der als Meßwert mit Hilfe der Takt pulse erhalten wird, für viele Anwendungsbereiche wegen der logarithmischen Beziehung zum Betrag der zu messenden physikalischen Größe brauchbar ist, gibt es darüber hinaus einige Situationen, in denen man ein funktionelle Beziehung vorzieht, die sich von der logarithmischen unterscheidet. Zur An passung an die funktionelle Beziehung müßten in diesen Fällen Taktpulse er zeugt werden, deren zeitliche Periode sich in einem unüblichen Verhältnis ändert, wodurch die Schaltungsanordnung des Taktpulsgenerators ferner äu ßerst kompliziert auszulegen wäre.

Übersicht über die Erfindung

Die vorliegende Erfindung überwindet das Problem und den Nach teil nach dem bekannten Stand der Technik.

Das Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur Messung der Ausgangssignale des Sensors zu schaffen, wobei ein hohes Maß an Freiheit bezüglich der Auswahl einer funktionellen Beziehung zwischen dem Meßwert des Sensors und dem Betrag der zu messenden physikalischen Größe gegeben ist und das Verfahren und die Apparatur eine einfache Gesamtschal tungsanordnung erfordern.

Zusätzliche Ziele und Vorteile der Erfindung gehen aus der Be schreibung hervor oder können durch die praktische Ausführung der Erfindung erlernt werden. Die Ziele und Vorteile der Erfindung werden mit Hilfe von Elementen und Kombinationen verwirklicht und erreicht, die besonders in den angehängten Patentansprüchen hervorgehoben sind.

Um gemäß dem Zweck der hier ausgeführten und ausführlich be schriebenen Erfindung die Ziele zu erreichen, umfaßt die Erfindung ein Ver fahren gemeinsam mit einer Apparatur, die den Betrag oder die Intensität ei ner zu messenden physikalischen Größe bestimmt, wobei ein Sensor die zu mes sende physikalische Größe empfängt und ein Meßsignal abgibt, dessen zeitli che Länge oder Dauer eine Funktion des Betrages der zu messenden physikali schen Größe ist, mit folgenden Schritten:

1. Mehrere Stellwerte an einer zugehörigen Adresse eines Speichers unterzubringen,
2. wenn die zugehörige Adresse vorgeschrieben ist, eine der unterge brachten Stellwerte auszugeben,
3. Taktpulse mit einer vorherbestimmten zeitlichen Periode zu erzeu gen,
4. die während der Dauer jedes Meßsignals auftretenden Taktpulse zu zählen,
5. einen Vergleich zwischen einem der vom Speicher ausgegebenen Stellwerte und dem Zählwert der erzeugten Taktpulse anzustellen,
6. die vorgeschriebene Speicheradresse in Abhängigkeit von jedem an gestellten Vergleich zwischen einem der Stellwerte und dem Zähl wert der erzeugten Taktpulse abzuändern und
7. die vorgeschriebene Speicheradresse als Wert zu registrieren, der den Betrag der physikalischen Größe am Ende einer Zeitdauer jedes Zeitmeßsignals wiedergibt.

Bei einer Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung für eine Sensorreihe, in der mehrere Sensoren angeordnet sind, ist es vorteilhaft, ferner ein Hilfsmittel zur Ermittlung der kürzesten zeitlichen Länge oder Dauer der Meßsignale aus den Sensoren der Sensorreihe und einen Taktpuls generator zu schaffen, dessen zeitliche Periode durch Teilung der kürzesten zeitlichen Länge in mehrere gleiche Zeitabschnitte erhalten wird, worauf diese Taktpulse während der Zeitdauer jedes Meßsignals gezählt werden, um gleichzeitig den Betrag der physikalischen Größen zu messen, die einzeln von jedem Sensor der Sensorreihe empfangen werden.

Die grundlegende Anordnung und Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung sei nun in bezug auf die Fig. 1 bis 3 erläutert. In der

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Beispiels für eine grundlegende Schaltung gemäß der Erfindung dargestellt. Die

Fig. 2 zeigt im Betrieb an verschiedenen Punkten der Schaltung in der Fig. 1 auftreten de Signalformen. In der

Fig. 3 ist die zeitliche Länge T des Meßsignals aus dem Sensor als Funktion eines Betrages λ der zu messenden physikalischen Größe aufgetragen.

Wie zuvor in der Fig. 5 gezeigt ist, empfängt der Sensor 1 in Fig. 1 die zu messende physikalische Größe L und gibt das Meßsignal S aus, dessen zeitliche Länge T eine Funktion des Betrages oder der Intensität λ der physikalischen Größe L ist. Ein Speicher 20 kann beispielsweise ein nur dem Lesen dienender Speicher oder ein Gerät sein, das Daten D bei einer Adresse A ausgibt, die von einem die Adresse vorschreibenden Hilfsmittel 30 festgelegt ist. Die Daten D geben die obenerwähnten Stellwerte wieder, die vorher im Speicher 20 eingebracht sind. Diese vorausgehende Speicherung be zieht sich auf einen Wert im Speicher 20, bevor die Messung mit dem Sensor vorgenommen wird.

Das Verfahren, nach dem die Stellwerte im Speicher 20 ausgewählt werden, sei als Beispiel in bezug auf die Fig. 3 erläutert. Unter der An nahme, daß die zeitliche Länge T des Meßsignals S zum Betrag λ umgekehrt pro portional ist, ist sie eine hyperbolische Funktion des Betrages λ der zu messenden physikalischen Größe L, und ein erwünschter Meßbereich R dieses Betrages λ wird bestimmt. Wie die Fig. 3 zeigt, ist T _o als kürzester oder kleinster Wert der zeitlichen Länge T und T _m als ihr längster oder größter Wert definiert. Entsprechend dem Wert T _o bzw. T _m sind die Beträge λ _o bzw. λ _m für de Betrag λ der physikalischen Größe gegeben. Dann wird der Meßbe reich R von λ _o bis λ _m in mehrere, beispielsweise m Abschnitte zerlegt, um einen Stellwert T _i der zeitlichen Länge T entsprechend einem geschätzten Betrag λ _i (i = 0 bis m) der zu messenden physikalischen Größe zuzuordnen. Im Hinblick auf den Betrag λ der zu messenden physikaischen Größe kann der Meßbereich R in Abschnitte gleicher Länge unterteilt werden.

Der Stellwert T _i, der eine Funktion des Betrages λ _i der so ge wählten, zu messenden physikalischen Größe ist, wird als solcher in den Speicher 20 eingebracht. Mit anderen Worten gesagt, wird gemäß der vorlie genden Erfindung der geschätzte Betrag λ _i (i = 0 bis m) der zu messenden physikalischen Größe im Speicher 20 durch m + 1 Stellwerte in Form zeit licher Stellwerte T _i (i = 0 bis m) abgelegt, die eine Funktion des Betrages von λ _i sind.

Die die Adresse vorschreibenden Hilfsmittel 30 der Fig. 1 kön nen in einfachster Form einen Zähler enthalten und geben den Zählwert über mehrere Leitungen 31 als Adresse A an den Speicher 20 aus. Ein weiterer Zäh ler 40 zählt die Taktpulse CP mit einer vorgegebenen, ausreichend kurzen Periode, wie die Fig. 2b zeigt. Die Taktpulse CP werden von einem Taktpuls generator 60 abgegeben, der an der linken Seite des weiteren Zählers 40 (Fig. 1) gezeichnet ist.

Ein Komparator 50 führt einen Vergleich zwischen dem Zählwert aus dem weiteren Zähler 40 mit den Daten D aus, die als Stellwert vom Spei cher 20 abgegeben werden, und sendet anschließend einen Schaltbefehl SW (Fig. 2c) an die die Adresse vorschreibenden Hilfsmittel 30, damit diese eine unterschiedliche Adresse ausgeben, falls der Zählwert mit den Daten D übereinstimmt. Wenn die die Adresse vorschreibenden Hifsmittel 30 von einem Zähler gebildet sind, dann wirkt der Schaltbefehl SW wie Zählimpulse.

Nachdem die mit m + 1 zeitlichen Längen T _o bis T _m als Stellwerte zuvor im Speicher 20 abgelegt sind, wie die Fig. 3 zeigt, sei angenommen, daß der Sensor 1 den Betrag λ der physikalischen Größe L zu messen be ginnt. Mit dem Ingangsetzen der Messung nimmt dann das Meßsignal S des Sen sors 1 das 1-Niveau (Fig. 2a) an. Zugleich wird die Adresse A des die Adresse vorschreibenden Hilfsmittels 30 auf einen Anfangswert A 0 = 0 (Fig. 2d) zurückgestellt. Entsprechend diesem Anfangswert A 0 gibt der Speicher die zeitliche Länge T _o als Stellwert aus, und der Zählwert des zweiteren Zählers 40 wird auf Null eingestellt.

Sobald der Zählwert des weiteren Zählers 40 die als Stellwert dienende zeitliche Länge T _o erreicht, die vom Speicher 20 ausgegeben wird, sendet der Komparator 50 den Schaltbefehl SW an das die Adresse vorschrei bende Hilfsmittel 30, um den Anfangswert A 0 der Adresse beispielsweise zu einer Adresse A 1 hinaufzuschalten. In gleicher Weise wird die Adresse A zu einer Adresse Ai geschaltet, nachdem eine Zeit T _i _-1 (Fig. 2d) vergangen ist.

Sobald am Ende der zeitlichen Länge T (Fig. 2a) das Meßsignal auf das 0-Niveau abfällt, wird die Adresse Ai des die Adresse vorschreiben den Hilfsmittels 30 gemäß der Erfindung als Meßwert benutzt, der den Betrag der zu messenden physikalischen Größe anzeigt. Zum Speichern dieses Meßwer tes kann die Adresse Ai z. B. in ein Register 70 synchron mit der Rückflan ke des Meßsignals S eingelassen werden, das über die Leitungen 31 mit dem die Adresse vorschreibenden Hilfsmittel 30 verbunden ist.

Wenn bei der vorliegenden Erfindung der Sensor das Meßsignal S mit der zeitlichen Länge T ausgibt, so wird, wie hieraus einleuchtet, der Betrag λ der zu messenden physikalischen Größe, die vom Sensor aufgenommen wird, durch die Adresse Ai des Speichers 20 wiedergegeben, in dem der eine Zeit vorgebende Stellwert T _i dicht neben der zeitlichen Länge T abgelegt ist. Folglich kann aus der Adresse Ai bekannt sein, daß der Betrag λ _i, der dem zeitlichen Stellwert T _i entspricht, die zu messende physikalische Größe L darstellt.

Der Speicher 20, das die Adresse vorschreibende Hilfsmittel 30, der weitere Zähler 40 und der Komparator 50, die das Verfahren und die Ge räte entsprechend der vorliegenden Erfindung darstellen, können eine einfa che Anordnung sein, und, verglichen mit dem Stand der Technik, können die dem weiteren Zähler 40 zugeleiteten Taktpulse eine feststehende Periode auf weisen, und daher kann die gesamte Anordnung vereinfacht sein. Unabhängig davon, welche funktionelle Beziehung zwischen dem Betrag λ der zu messenden, vom Sensor empfangenen physikalischen Größe und der zeitlichen Länge T des vom Sensor abgegebenen Meßsignals besteht, kann diese Beziehung zwischen λ und T uneingeschränkt ausgewählt werden, während der im Speicher 20 im vor aus abgelegte zeitliche Stellwert T _i mit der funktionellen Beziehung zwi schen dem Betrag λ und der zeitlichen Länge T übereinstimmt. Die Meßgenau igkeit kann gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn erforderlich, dadurch erhöht werden, daß die Zahl der Abschnitte, die innerhalb des Meßbereiches eingesetzt werden, vergrößert wird.

Die Zeichnungen, die in die Beschreibung eingeführt sind und einen Teil von ihr bilden, veranschaulichen eine Ausführungsform der Erfindung und dienen gemeinsam mit der Beschreibung der Erläuterung der Grundzüge der Erfindung.

Kurze Angabe der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild der grundlegenden Schaltung, um die wesentliche Anordnung eines Verfahrens und einer Apparatur zur Messung der von einem Sensor abgegebenen Signale gemäß der vorliegenden Erfindung anschaulich zu machen,

Fig. 2 zeigt Signalformen an bezeichneten Punkten (a) bis (d) in der Schaltung der Fig. 1, um die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung zu verdeutlichen,

Fig. 3 stellt eine funktionelle Beziehung zwischen dem ge schätzten Betrag der physikalischen Größe und dem entsprechenden zeitlichen Stellwert dar, um ein Verfahren zur Bestimmung der Stellwerte im Speicher gemäß der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen,

Fig. 4 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungs form der vorliegenden Erfindung, die für eine Sensoranordnung angewendet wird,

Fig. 5 ist ein schematisches Schaltbild eines Sensors, das bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung benutzt wird,

Fig. 6 zeigt Signalformen an bezeichneten Punkten (a) bis (c) des in Fig. 5 dargestellten Sensors, um die Arbeitsweise des Sensors zu veranschaulichen,

Fig. 7 ist ein bekanntes Blockschaltbild, um eine allgemeine Anordnung der bekannten Schaltung zur Messung der vom Sensor abgegebenen Signale anschaulich zu machen, und

Fig. 8 zeigt Signalformen an bezeichneten Punkten (a) bis (c) der in Fig. 7 dargestellten Schaltung, um die Arbeitsweise nach dem bekann ten Stand der Technik zu verdeutlichen.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Nun sei ausführlich auf die vorliegende, bevorzugte Ausführungs form der Erfindung bezuggenommen, von der ein Beispiel in den Zeichnungen anschaulich gemacht ist. Wenn immer auch möglich, werden durch gehend in den Zeichnungen dieselben Bezugsnummern benutzt, die sich auf dieselben oder ähnliche Teile beziehen.

Wie in der Fig. 4 gezeigt ist, bezieht sich die Ausführungsform auf eine opische Sensoranordnung für ein sich selbsttätig einstellendes Gerät einer Kamera. In der Fig. 4 sind n optische Sensoren 1, z. B. 32 bis 64 Sensoren in einer Reihe 10 angeordnet. Das Bild eines Gegenstandes wird mit Hilfe einer Linse oder dgl. (nicht gezeigt) auf die Sensoren geworfen. Es fällt also auf die Sensoren 1 eine Folge unterschiedlicher Lichtintensi täten ein, die als physikalische Größe L in Übereinstimmung mit der Licht intensität des Bildes zu messen ist.

Die Sensoren 1 sind mit den Registern 70 versehen, die unter ihnen in der Fig. 4 dargestellt sind. Die Register 70 empfangen aus den Sensoren 1 die Meßsignale S. Zur Bearbeitung der Signale aus den n in der Reihe 10 enthaltenen Sensoren 1 sind der Speicher 20, das die Adressen vor schreibende Hilfsmittel 30, der weitere Zähler 40 und der Komparator 50 vor gesehen, mit den das Meßverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ausge führt wird. Zur selbsttätigen Fokussierung sind gewöhnlich zwei Reihen 10 der Sensoren vorhanden, die so angeordnet sind, daß sie sich die zuvor erwähnten Hilfsmittel 20, 30, 40 und 50 teilen, Bei dieser Ausführungsform ist das die Adresse vorschreibende Hilfsmittel 30 beispielsweise ein 7 Bit zähler, der über die 7 Bitleitungen 31 die Adresse A zu den n Registern 70 hin ausgibt bzw. sendet, die für den nur dem Lesen dienenden Speicher 20 und für jeweils einen der obengenannten Sensoren vorgesehen sind. Entsprechend der Zahl der Leitungen 31 enthält jedes der Register 70 7 Stufen, so daß über andere Bitleitungen 71 der gespeicherte Stellwert aus ihm ausgelesen werden kann.

Passend zu den 7 Bits der Adresse A ist der in der Fig. 3 ge zeigte Meßbereich R bei dieser Ausführungsform in m (= 128) Abschnitte un terteilt. Daher können bei den Adressen Ai (i = 0 bis m) des nur dem Lesen dienenden Speicher 20 die als Stellwerte benutzten zeitlichen Längen T _o bis T _m als Funktion der Beträge oder, besser ausgedrückt, der Lichtintensi täten λ _o bis λ _m und auch als Funktion der m + 1 (= 129) Abschnitte der zu messenden physikalischen Größe abgelegt werden.

Bei dieser Ausführungsform wird eine Zeitdifferenz Δ T zwischen zwei benachbarten zeitlichen Längen T _{i -1} und T _i, wie in der Fig. 3 gezeigt, als Stellwert im Speicher 20 abgelegt, damit die Kapazität des Speichers 20 möglichst klein gehalten werden kann. Der Meßbereich R wird derart festge legt, daß das Verhältnis λ _o/λ _m der zu messenden Lichtintensität λ z. B. 16 beträgt. Wenn somit diese Intensität λ umgekehrt proportional zur zeitlichen Länge T ist, ist das Verhältnis T _o/T _m = 1/16. Der Meßbereich R wird in ein fachster Form im Hinblick auf die Intensität λ in gleiche Abschnitte unter teilt.

Die durchschnittliche Intensität eines auf die Reihe 10 der Sensoren einfallenden Bildes kann jedoch entsprechend der Helligkeit des Blickfeldes stark schwanken. Somit wird die zeitliche Länge des Meßsignals S aus dem Sensor, der das Licht mit der größten Intensität in der Reihe 10 der Sensoren empfängt, oder die als Stellwert dienende zeitliche Länge T _o ermittelt, um die Periode des Taktpulses CP zu bestimmen, die dem weiteren Zähler 40 zuzuleiten ist. Der Meßbereich R wird mit der höchsten Lichtin tensität λ _o von dem Sensor eingestellt, der das Meßsignal S mit der kürze sten zeitlichen Länge T _o ausgibt, die bei jeder Messung als obere Grenze festgesetzt wird.

Zu diesem Zweck ist ein Detektor 80 für die kürzeste zeitliche Länge z. B. in Form eines NAND-Gliedes vorgesehen. Da dieses NAND-Glied die Meßsignale S aller Sensoren 1 der Reihe 10 erhält, gibt es ein 0-Signal ab, falls alle diese Meßsignale S aus den betreffenden Sensoren 1-Signale sind; wenn kurz nach dem Beginn des Meßsignals S aus einem oder mehreren Sensoren 1 dieses auf das 0-Niveau übergeht, gibt das NAND-Glied ein 1-Signal ab. Die Zeitspanne, die das Signal aus dem Detektor 80 für die kürzeste zeitli che Länge benötigt, um vom 0- zum 1-Niveau überzugehen, ist folglich die kürzeste zeitliche Länge oder Dauer, die den Meßsignalen S aus den Sensoren der Reihe zur Verfügung steht.

Der im unteren Teil der Fig. 4 dargestellte Taktpulsgenerator 60 dient dazu, einen grundlegenden Taktpuls CP 0 in einem Verhältnis zu tei len, das von dem Signal aus dem Detektor 80 bewirkt wird, und als Taktpuls CP dann an den weiteren Zähler 40 auszugeben. Der Taktpulsgenerator 60 be steht aus einem Zähler 62 zur Aufnahme der grundlegenden Taktpulse über ein UND-Glied 61 a und einen Teiler 61 und aus einem Voreinstellzähler 63 zur Aufnahme der grundlegenden Taktpulse CP 0 über ein UND-Glied 63 a.

Wenn das Signal aus dem Detektor 80 für die kürzeste Zeit ein 0-Signal ist, wird das UND-Glied 61 a über einen Negator 61 b geschaltet, damit der grundlegende Taktpuls CP 0, vom Teiler 61 geteilt, dem Zähler 62 zugelei tet wird. Der Teiler 61 ist beispielsweise ein 7 Bitzähler mit einem Tei lungsverhältnis von 1/128. Das Komplement des Zählwertes des Zählers 62 wird als Voreinstellwert in den Voreinstellzähler 63 eingelassen, wenn ein Stellbefehl s als 1-Signal über einen Negator 63 c und ein ODER-Glied 63 b dem Voreinstellzähler 63 zugeleitet wird, also das vom Detektor 80 für die kürzestes Zeit abgegebene Signal ein 0-Signal ist.

Wenn das vom Detektor 80 ausgegebene Signal ein 1-Signal ist, wird das UND-Glied 63 a geschaltet, damit der grundlegende Taktpuls CP 0 zum Voreinstellzähler 63 gelangt, während das UND-Glied 61 a gleichzeitig sperrt, wodurch der Zähler 62 in diesem Zeitpunkt den Zählwert festhält. Der Vorein stellzähler 63 wird mit dem Komplement dieses Zählwertes des Zählers 62 zuvor eingestellt; so ist ein Übertragsignal aus seiner letzten Stufe der Taktpuls CP, der nach seiner Teilung durch den Zählwert des Zählers 62 aus dem grundlegenden Taktpuls CP 0 erhalten wird, und wird dem weiteren Zähler 40 zugeleitet. Zusätzlich wird der Voreinstellzähler 63 bei jedem Übertrag signal über das ODER-Glied 63 b auf das Komplement des Zählwertes des Zählers 62 voreingestellt, worauf sich derselbe Arbeitsablauf wiederholt.

Unter der Annahme, daß das Teilungsverhältnis des Teilers 61 1/N 1 betragen möge und der Zählwert des Zählers 62 N 2 und die Periode des grundlegenden Taktpulses CP 0 = Δ T sei, ist die kürzeste zeitliche Länge T _o, damit der Zählwert des Zählers 62 N 2 wird, durch die Gleichung: T _o = N 1 · N 2 · Δ T gegeben. Da die Periode des Taktpulses CP N 2 · Δ T beträgt, ist sie 1/N 1 der kürzesten zeitlichen Länge T _o oder 1/128 T _o in diesem Beispiel.

Selbst wenn die mittlere Lichtintensität des auf die Reihe 10 der Sensoren geworfenen Bildes schwankt, kann der Meßbereich R, der den ge wünschten Intensitätsbereich abdecken kann, selbsttätig ausgewählt werden, wobei die höchste Lichtintensität λ _o des auf die Reihe der Sensoren einfal lenden Lichtes einen oberen Grenzwert darstellt, wie aus der obigen Be schreibung des Ausführungsbeispiels hervorgeht. Unabhängig davon, wie der Meßbereich R gewählt wird, brauchen ferner die im Speicher 20 abgelegten zeitlichen Stellwerte oder die Differenz zwischen zwei benachbarten Stell werten überhaupt nicht geändert zu werden. Die Periode der Taktpulse, die ein Hilfsmittel zur Messung dieser zeitlichen Stellwerte sind, ändert sich nur in Übereinstimmung mit dem kürzesten Stellwert, und folglich können dieselben Stellwerte unmittelbar, wie sie sind, benutzt werden.

Natürlich zieht man es vor, die zeitliche Länge oder Zeitdauer T des Meßsignals S mit möglichst hoher Genauigkeit zu messen. Je kürzer die Periode der Taktpulse ist, desto höher ist die Genauigkeit. Für ein prak tisch einwandfreies Resultat wird aber die Zahl, durch die die als Stellwert dienende zeitliche Länge T _o geteilt wird, gleich oder größer als diejenige Zahl gewählt, durch die der Meßbereich R geteilt wird. Bei dieser Ausfüh rungsform wird die Zahl, bei welcher die kürzeste, als Stellwert dienende zeitliche Länge T _o durch die Periode der Taktpulse CP geteilt wird, durch das Teilungsverhältnis des Teilers 61 im Taktpulsgenerator 60 bestimmt, wie zuvor erwähnt ist. Bei dieser Ausführungsform beträgt das Teilungsverhältnis 1/128, und die kürzeste, als Stellwert dienende zeitliche Länge T _o wird von den Taktpulsen CP in 128 Abschnitte zerlegt; dies ist dieselbe Anzahl, durch die der Meßbereich R geteilt wird.

Wenn die Messung der Lichtintensitäts-Verteilung eines auf die Reihe 10 der Sensoren fallenden Bildes beginnt, werden alle Zähler ein schließlich des die Adresse vorschreibenden Hilfsmitteln 30, das ein Zähler ist, auf Null zurückgestellt. Dann werden die kürzeste, als Stellwert die nende zeitliche Länge T _o und die Rückflanke der zeitlichen Länge des Meß signals S aus dem Sensor 1, der das Licht mit der höchsten Intensität emp fängt, von dem Detektor 80 für die kürzeste Zeit ermittelt. Entsprechend der kürzesten, als Stellwert dienenden zeitlichen Länge T _o wird die Periode der Taktpulse CP aufgestellt, und, wie zuvor erläutert, werden die Taktpulse vom Taktpulsgenerator 60 dem weiteren Zähler 40 zugeleitet.

Wenn, wie zuvor erwähnt, der Zählwert des weiteren Zählers 40 mit dem Stellwert aus dem Speicher 20 übereinstimmt, veranlaßt der Kompara tor 50 das die Adresse vorschreibende Hilfsmittel 30 dazu, mit Hilfe eines Schaltbefehles SW die Adresse A abzuändern. Da bei dieser Ausführungsform die Differenz: Δ T = T _i - T _i _{- 1} der innerhalb des Meßbereiches R benachbarten, als Stellwerte dienenden zeitlichen Längen im Speicher 20 eingespeist ist, wird der Zählwert des weiteren Zählers 40 von dem Schaltbefehl SW jedesmal gelöscht, wenn das die Adresse vorschreibende Hilfsmittel 30 zur Abänderung der Adresse A veranlaßt wird. Zur Formung des Schaltbefehles SW ist in Fig. 4 ein Flipflop 51 vorhanden und wird zur Ausgabe des Schaltbefehles SW von einem Signal aus dem Komparator 50 gesetzt, wenn der weitere Zähler 40 die Taktpulse CP bis zu einem Wert gezählt hat, der gleich dem Stellwert aus dem Speicher 20 ist. Dann stellt der nächste Taktpuls CP das Flipflop 51 zurück. Folglich ist der Schaltbefehl SW ein Impulssignal mit einer zeitlichen Län ge, die annähernd gleich einer einzigen Periode der Taktpulse CP ist, und dient als Zählimpuls für den Zähler als die Adresse vorschreibendes Hilfs mittel und außerdem als Löschbefehl für den weiteren Zähler 40.

Wenn die zeitliche Länge des Meßsignals S, das von den betref fenden Sensoren 1 der Reihe 10 ausgegeben wird, dessen Rückflanke erreicht, liest danach das Register 70 entsprechend jenem Sensor aus und speichert zu diesem Zeitpunkt den Wert der Adresse A. Wenn die zeitliche Länge der Meß signale S, die von allen betreffenden Sensoren 1 der Reihe 10 ausgegeben werden, dessen Rückflanken erreichen, ist die Messung vervollständigt, und die in den betreffenden Registern 70 enthaltenen Werte können dann über die Bitleitungen 71 ausgelesen werden.

In dem Falle, daß einige Meßsignale S eine sehr große zeitliche Länge aufweisen und die Messung nicht nach der Zeit T _m vervollständigt ist, die einen Grenzwert für den Meßbereich R darstellt, können alle Sensoren zurückgestellt werden, um die Messung zur Zeit T _m zum Beispiel zu verwerfen, und dann kann das Register 70 in Übereinstimmung mit dem Sensor, der die Messung nicht beendete, mit der letzten Adresse zur Zeit T _m beladen werden.

Bei dieser Ausführungsform hält das Register 70 entsprechend dem Sensor, der das Meßsignal S mit der kürzesten, als Stellwert dienenden zeitlichen Länge T _o ausgibt, den ersten Adressenwert 0 fest. Außerdem ist bei dieser Ausführungsform das die Adresse vorschreibende Hilfsmittel 30 ein 7 Bitzähler, um den Meßbereich R in 128 Abschnitte zu teilen; daher halten die betreffenden Register Meßdaten aus 7 Bits fest, die die Intensität λ des Lichtes wiedergeben, das von dem betreffenden Sensor mit 0 bis 127 unter schiedlichen Werten empfangen wird. Für ein gutes Meßergebnis sollte eine Teilung der Verteilung der Lichtintensität auf diesem Niveau ausreichend sein, selbst wenn die Reihe der Sensoren für eine sich selbsttätig einstel lende Kamera mit einer erheblich genauen Fokussierung gedacht ist. Auch ist die zuvor erwähnte Ausführungsform nur ein Beispiel, und es können verschie dene Abweichungen und Abänderungen vorgenommen werden, ohne den Rahmen oder Kern der Erfindung zu verlassen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es nur erforderlich, daß die zeitliche Länge des Meßsignals in Form von Stellwerten in einem Speicher abgelegt wird, die eine funktionelle Beziehung zu dem Betrag der zu messen den physikalischen Größe aufweisen. Bezüglich der Anforderungen an die Stellwerte kann das Verfahren zur Messung der Ausgangssignale der Sensoren daher ein sehr hohes Maß an Freiheiten in sich schließen. Die Apparatur zur Anwendung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung kann mit Hilfe üblicher Bauteile konstruiert sein. Darüber hinaus wird nur eine geringe An zahl Teile benötigt, und somit kann die Apparatur gemäß der vorliegenden Erfindung als einfache Anordnung, verglichen mit dem Stand der Technik, aufgebaut sein.

Ferner weist das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ei nen hohen Freiheitsgrad bei der Einstellung des für die Messung nötigen Ge nauigkeitsniveaus auf. Das Verfahren kann geeignet sein, eine neue Genauig keitsforderung ohne Änderung der grundlegenden Anordnung zu erfüllen. Zur Anwendung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine Reihe aus mehreren Sensoren können die Merkmale der vorliegenden Erfindung in der Weise ausgenutzt werden, daß einige zusätzliche Teile zur grundlegenden An ordnung des Systems mit nur einem Sensor hinzugefügt werden. Der Effekt der Erfindung ist insbesondere für die Messung der Verteilung der Lichtintensi tät in dem Bild eines Gegenstandes bei einer selbsttätig fokussierenden Ka mera brauchbar, und somit wird von der vorliegenden Erfindung stark erwar tet, daß sie einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Selbstfokussie rung in den Kameras leistet.

Claims

1. Verfahren zur Messung der Ausgangssignale eines Sensors für eine Bestimmung des Betrages einer zu messenden physikalischen Größe, die vom Sensor empfangen wird, der ein Meßsignal von einer Zeitdauer ausgibt, die eine Funktion des Betrages der physikalischen Größe ist, mit den Schritten:

1. In einem Speicher mehrere Stellwerte bei der betreffenden von mehreren Adressen abzulegen,
2. nach einer Festlegung der betreffenden Adresse einen von den gespei cherten Stellwerten auszugeben,
3. Taktpulse mit einer vorgegebenen zeitlichen Periode zu erzeugen,
4. die während der Dauer des Meßsignals auftretenden Taktpulse zu zählen,
5. einen Vergleich zwischen einem der vom Speicher ausgegebenen Stellwerte und dem Zählwert der erzeugten Taktpulse vorzunehmen,
6. die festgelegte Adresse des Speichers in Abhängigkeit von jedem vorge nommenen Vergleich zwischen einem der Stellwerte und dem Zählwert der erzeugten Taktpulse abzuändern und
7. die festgelegte Adresse des Speichers als Wert zu registrieren, der den Betrag der physikalischen Größe am Ende einer Zeitdauer jedes Zeitmeßsignals darstellt.

2. Verfahren zur Messung der Ausgangssignale eines Sensors gemäß Anspruch 1, bei dem die abgelegten Stellwerte während gewisser Zeitabschnit te des Meßsignals mit geschätzten Beträgen der physikalischen Größe überein stimmen.

3. Verfahren zur Messung der Ausgangssignale eines Sensors gemäß Anspruch 2, bei dem jeder der abgelegten Stellwerte einem Wert entspricht, der während der zeitlichen Dauer des Meßsignals mit der Differenz benachbar ter Werte bei getrennten Zeitintervallen übereinstimmt.

4. Verfahren zur Messung der Ausgangssignale eines Sensors gemäß Anspruch 1, bei dem infolge einer Abänderung der festgelegten Adresse der Schritt des Zählens die Rückstellung der Zahl auf Null einschließt.

5. Verfahren zur Messung der Ausgangssignale eines Sensors gemäß Anspruch 1, bei dem der Sensor eine Reihe einzelner Sensoren enthält und für jeden einzelnen Sensor der Reihe der Vergleich zwischen dem vom Speicher ausgegebenen Stellwert und dem Zählwert vorgenommen wird, und bei dem nach einander die festgelegten Adressen des Speichers entsprechend jedem einzel nen Sensor der Reihe am Ende jeder betreffenden Zeitdauer registriert wer den, die mit dem betreffenden Meßsignal übereinstimmt.

6. Verfahren zur Messung der Ausgangssignale eines Sensors gemäß Anspruch 5, bei dem die zeitliche periode der erzeugten Taktpulse wesentlich geringer als die kürzeste Zeitdauer der von der Reihe der Sensoren ausgege benen Meßsignale ist.

7. Verfahren zur Messung der Ausgangssignale eines Sensors gemäß Anspruch 5, bei dem die Periode der erzeugten Taktpulse durch eine Teilung der kürzesten Zeitdauer der Meßsignale, die von der Reihe der Sensoren ausgegeben werden, in mehrere Zeitabschnitte gewonnen wird.

8. Verfahren zur Messung der Ausgangssignale eines Sensors gemäß Anspruch 5, bei dem ein Grenzwert am Meßbereich, in dem der Betrag der von der Reihe der Sensoren empfangenen physikalischen Größe zu messen ist, ent sprechend der kürzesten Zeitdauer der von der Reihe der Sensoren ausgegebe nen Meßsignale eingestellt wird.

9. Verfahren zur Messung der Ausgangssignale eines Sensors für eine Bestimmung des Betrages einer zu messenden physikalischen Größe gemäß Anspruch 7, bei dem die Anzahl der Zeitabschnitte größer als die Anzahl der Stellwerte im Speicher ist.

10. Anordnung zur Messung der Ausgangssignale eines Sensors für eine Bestimmung des Betrages einer zu messenden physikalischen Größe, die von einem Sensor empfangen wird, der ein Meßsignal von einer Zeitdauer ausgibt, die eine Funktion des Betrages der physikalischen Größe ist, enthaltend:

1. Einen Speicher zum Ablegen mehrerer Stellwerte bei einer betreffenden von seinen Adressen,
2. ein die Adresse festlegendes Hilfsmittel, von dem der Speicher infolge einer Festlegung der betreffenden Adresse zur Ausgabe eines von mehre ren abgelegten Stellwerten veranlaßt wird,
3. einen Taktpulsgenerator zur Erzeugung von Taktpulsen mit einer vorgege benen zeitlichen Periode,
4. einen Zähler zur Zählung der Taktpulse, die während der Dauer des Meß signals auftreten,
5. einen Detektor zum Vornehmen eines Vergleiches zwischen einem der von dem Speicher ausgegebenen Stellwerte und dem Zählwert der erzeugten Taktpulse, von dem das die Adresse festlegende Hilfsmittel zur Abände rung der festgelegten Speicheradresse in Abhängigkeit von jedem vorge nommenen Vergleich zwischen einem der Stellwerte und dem Zählwert ver anlaßt wird, und
6. ein Register zur Registrierung der festgelegten Adresse, die vom die Adresse festlegenden Hilfsmittel als Wert ausgegeben wird, der den Betrag der physikalischen Größe am Ende einer Zeitdauer des Zeitmeß signals wiedergibt.

11. Anordnung zur Messung der Ausgangssignale eines Sensors gemäß Anspruch 10, bei der der Sensor eine Reihe einzelner Sensoren und das Regi ster eine Stufenfolge aufweist, die mit den betreffenden einzelnen Sensoren verbunden ist.

12. Anordnung zur Messung der Ausgangssignale eines Sensors gemäß Anspruch 11, bei dem der Taktpulsgenerator Hilfsmittel zur Erzeugung der Taktpulse mit einer zeitlichen Periode enthält, die der kürzesten Zeitdauer der von der Reihe der Sensoren ausgegebenen Meßsignale entspricht, die durch mehrere gleiche Zeitabschnitte geteilt sind.