JPH0727040B2

JPH0727040B2 - 時間測定装置

Info

Publication number: JPH0727040B2
Application number: JP61046277A
Authority: JP
Inventors: 隆西部
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1986-03-05
Filing date: 1986-03-05
Publication date: 1995-03-29
Anticipated expiration: 2010-03-29
Also published as: DE3706089C2; DE3706089A1; JPS62204184A; US4802194A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は時間測定装置、特にその時間測定範囲（ダイ
ナミツクレンジ）が広く要求される、例えばオートフオ
ーカスカメラ等に用いて好適な時間測定装置に関する。

〔従来の技術〕

かゝるオートフオーカスカメラでは、三角測量の原理に
もとづく距離測定が行なわれる。この三角測量の原理
は、被写体像を２つの光学系を介して２つの受光素子列
（フオトセンサアレイ）上に結像させ、その２つの像の
相関的ずれ量より被写体までの距離を求めるものである
（距離∝（ずれ量）^−１）。

ところで、被写体像と云う光学的信号を電気的信号に変
換する方法として、フオトセンサの積分時間（フオトダ
イオードの光電流をコンデンサで積分し、これが所定の
電圧になる迄の時間）を利用する方法がある。第４図な
いし第６図はその方法を説明するためのもので、第４図
はフオトセンサアレイを構成する１つのフオトセンサの
具体例を示す回路図、第５図はその動作を説明するため
のタイムチャート、第６図は距離測定装置の概要を示す
ブロツク図である。

フオトセンサは第４図の如くフオトダイオード11、接合
容量（コンデンサ）12、インバータゲート13およびリセ
ツトトランジスタ14等より構成される。

その動作は、まず第５図（イ）の如きリセツト信号（Re
set）によりトランジスタ14をオンさせ、コンデンサ12
の電荷を放電することにより開始される（リセツト動
作）。その後、リセツト信号が無くなると、コンデンサ
12による積分動作が第５図（ロ）の如く行なわれる。そ
して、コンデンサ12の積分電圧値Ｖが或る値、例えばイ
ンバータ13のスレツシユホールド電圧Vthに達すると、
インバータ13の出力Ｓは第５図（ハ）の如く“Ｌ（ロ
ー）”となる。つまり、第４図に示す回路は光電流をコ
ンデンサ12によつて積分し、その積分値が所定値（Vt
h）に達する迄の積分時間に応じて受光強度を２値信号
に変換する回路と云うことができる。したがつて、以下
これを変換素子またはセンサとも呼び、積分時間のこと
を変換素子またはセンサの応答時間とも呼ぶことにす
る。

一方、第５図（ロ）の如く示される電位Ｖの変化量、す
なわちdV/dtは光量に応じて変化し、したがつて第５図
（ハ）の如く示されるセンサ出力Ｓの応答時間τもセン
サ毎に異なるので、こゝでは第６図の如く各センサの出
力Si₁，Si₂，……,Sinをアンドゲート３（3a〜3n）に導
き、各々の応答時間に応じてクロツクφ_１を通過させ、
これをカウンタ４（4a〜4n）にてカウントすることによ
り、センサ応答時間を量子化するようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、以上の如き従来方式において、例えばク
ロツクパルスφ_１の周期を最も時間の短い場合でも精度
良く測定できるように定めると、測定時間範囲（ダイナ
ミツクレンジ）が広く長時間の測定を行なう場合はカウ
ンタのハードウエアが徒らに大きくなつたり、またはカ
ウントされたパルス数も下位の桁には意味の無い場合が
あつて無駄なハードウエアが必要になる等の問題があ
る。

したがつて、この発明は時間計測のためのダイナミツク
レンジが広い場合でも、カウンタのハードウエアを徒ら
に増大させることがなく、精度の良い時間測定が可能な
時間測定装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上述の目的を達成するため、１周期毎にその
周期が略等比的に増大するクロックパルスを発生するク
ロックパルス発生回路を備え、該クロックパルスを計数
することにより測定対象期間の時間測定を行う時間測定
装置において、前記クロックパルス発生回路は、入力さ
れるパルス信号を1/K（但し、Ｋは正の整数）に分周し
て出力する分周器を複数個縦列接続し、その初段の分周
器に一定周期の基準クロック信号を入力してなる第１の
分周回路と、前記基準クロック信号および前記複数個の
分周器の出力のうちの１つを選択して出力する第１のマ
ルチプレクサと、入力されるパルス信号を1/N,1/aN,・
・・,1/a^m-1N（但し、ｍは正の整数、a^m＝Ｋ、ａ＞１、
Ｎはａより十分大きな正の整数とし、aN,・・・，a^m-1N
としてはそれぞれその値に最も近い正の整数を選ぶ）に
それぞれ分周して出力する複数ｍ個の分周器からなる第
２の分周回路と、前記複数ｍ個の分周器のうちの１つを
選択して前記第１のマルチプレクサの出力を入力すると
共にその分周器の出力を前記クロックパルスとして出力
させる第２のマルチプレクサと、該クロックパルスを計
数し、１クロック計数する毎に前記第２のマルチプレク
サに対してその選択すべきものを順次切り換えるように
指示すると共に、ｍクロック計数する毎にそれを繰り返
す第１の計数手段と、該第１の計数手段がｍクロック計
数する毎に歩進し、その歩進毎に前記第１のマルチプレ
クサに対してその選択すべきものを順次切り換えるよう
に指示する第２の計数手段と、からなることを特徴とし
ている。

〔作用〕

本発明においては、１周期毎に伸長率ａで伸長する周期
のクロックパルスが第２のマルチプレクサから出力され
る。

伸長率ａが整数でなくその少数部分を無視できない場
合、1/a分周器は実現できないので、ａより十分大きな
整数Ｎを導入してaN,・・・，a^m-1Nとしてそれぞれその
値に最も近い正の整数を選ぶことにより、それらの少数
部分を無視できるようにする。

そこで、分周比1/N,1/aN,・・・,1/a^m-1Nの複数ｍ個の
分周器を設け、これを１クロック毎に順次切り換えて動
作させることにより、伸長率ａが整数でない場合にも、
１周期毎に伸長率ａで伸長する周期のクロックパルスの
発生を可能としている。

複数個の1/K分周器は、Ｋ＝a^mとしてその出力をｍクロ
ック毎に順次切り換えて用いることにより、複数ｍ個の
分周器の繰り返し動作による連続した伸長率ａでのクロ
ックパルスの発生を可能とし、徒に複数ｍ個の分周器の
個数が多くなるのを防止している。

そして、測定対象期間、すなわち或る事象が生起してい
る間またはリセット時から事象が生起するまでの期間、
上記クロックパルスを計数することにより、時間測定を
行う。

この点について、もう少し具体的に説明する。

上記に云う“１周期毎にその周期が略等比的に増大する
クロツクパルス”とは、例えばｎクロツク目の周期t
_nと、（ｎ＋１）クロツク目の周期t_n+1との間に、次の
如き関係式が成り立つようなクロツクパルスである。

t_n+1＝at_n ……（１）こゝに、ａ（ａ＞１）は整数に限らない定数である。

このようにすれば、クロツクパルスの開始時点から（ｎ
−１）クロツク目まで経過時間は、最初の１クロツク目
の周期をt₀とすれば、と表わされる。こゝで、もしｎが大きくなれば、aⁿ≫１となり、（２）式は、と近似できる。両辺の対数をとると、となる。すなわち、このようなクロツクパルスをカウン
トすると云うことは、時間を対数で測定することに相当
する。また、測定開始時点をクロツクパルスの開始時点
より（t₀/a−１）前からとすれば、上記（３），（４）
式は近似で無く成立することになる。また、クロツクパ
ルスの周期が順次伸長して行くので、これをカウントす
るカウンタのハードウエアが徒らに増大することもな
い。

こゝで、２つの事象の生起時間を比較すべく、最初の事
象が生起してから次の事象が生起するまでの期間だけ上
記のようなクロツクパルスをカウントすれば、そのカウ
ント結果ΔＮは２つの生起時間をそれぞれT₁，T₂とすれ
ば、先の（４）式より、 ΔＮ＝（logT₁／T₂）/loga ……（５）として求められる。つまり、２つの事象における計数差
ΔＮから、T₁とT₂の比を測定することが可能になる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の実施例を示す構成図である。同図に
おいて、１は例えば第４図に示したセンサの如き時間測
定の対象装置であり、その出力信号Ｓが例えば“Ｈ（ハ
イ）”である時間を測定する。２は前述の如きクロツク
パルス、すなわちその周期が順次伸長するクロツクパル
スφ_１を発生するクロツクパルス発生回路である。この
クロツクパルスφ_１と上記対象装置１からの出力信号Ｓ
とは、アンドゲート３により論理積をとられてカウンタ
４に入力される。

第２図は第１図の動作を説明するためのタイムチヤート
である。すなわち、第１図の対象装置１およびクロツク
パルス発生回路２が、それぞれ第２図（イ）および
（ロ）の如き出力Ｓおよびクロツクパルスφ_１を出力す
るものとすると、第１図のカウンタ４には第２図（ハ）
の如き信号φ_１・Ｓが入力され、このクロツクパルス数
がカウントされることになる。

なお、対象装置１のかわりに、２つの装置があつてそれ
らの出力S₁，S₂が“H"である期間の比較をしたい場合
は、ゲート３には出力Ｓのかわりに出力S₁とS₂のイクス
クルーシブオア（排他的論理和、S₁≠S₂のとき“H"とな
る）をとつて入力することにより、前述の如くT₁／T₂を
測定することができる。

第３図は以上の如きクロツクパルスφ_１を発生するクロ
ツクパルス発生回路の具体例を示す構成図である。

同図において、21（21₁〜21_n-1）は1/K（Ｋは正の整
数）分周器、22はｎ個の入力I₁，I¹，……，I_nからSele
ct信号にしたがつてそのうちの１つを選択し、出力Ｏに
出力するマルチプレクサ、23は出力O₁，O₂，……，O_mの
うちの１つをSelect信号に従って選択し、その入力ｉに
入力される信号を出力するマルチプレクサ、24（24₁，2
4₂，……，24_m）はマルチプレクサ23の入力をそれぞれ1
/N,1/aN,……,1/a^m-1Nに分周する分周器、25（25₁，2
5₂，……，25_m）は“H",“L",“高インピーダンス”の
いずれかの状態をとる、良く知られた３（トライ）ステ
ートゲートである。なお、この３ステートゲート25は対
応するイネーブル入力E₁，E₂，……，E_mが“H"のときは
出力＝入力となり、入力E₁，E₂，……，E_mが“L"のとき
は高インピーダンスとなる。また、26,27はクロツクパ
ルスφ_１を計数し、マルチプレクサ23,22に対してそれ
ぞれ選択のためのSelect信号を与えるカウンタである。
φ_０は基準クロツクであり、このクロツクを分周しその
分周比を順次変更して行くことにより、前述の如きクロ
ツクパルスφ_１を得ることができる。なお、φ_０の周波
数をf₀，φ_１に周波数をｆとすれば、が成立する。こゝに、ｉ＝１〜n,j＝１〜ｍの整数であ
る。また、ｉはカウンタ27の出力が（ｉ−１）なので、
マルチプレクサ22が入力I_iを選択していること、一方ｊ
はカウンタ26の出力が（ｊ−１）なので、マルチプレク
サ23がイネーブル入力E_j（E_jのみが“H"で、その他は
“L"）と出力O_jを選択していることをそれぞれ示してい
る。

こゝで、a^m＝Ｋとすれば、第３図の動作は次のようにな
る。

まず、測定開始直後ではカウンタ26,27とも出力は“0"
なのでｉ＝ｊ＝１となり、（５）式よりｆ＝f₀/Nとな
る。φ_１が１クロツク出力されるとカウンタ26の出力が
“1"に変化し、これによつて分周器24₁，24₂，……，24
_mのうち24₂だけにクロツク信号が入力され、先の（５）
式よりｆ＝（f₀/N）・（1/a）のクロツクパルスφ_１が
１クロツク出力される。すると、今度はカウンタ26の出
力が“2"となつて分周器24₃だけにクロツク信号が入力
され、ｆ＝（f₀/N）・（1/a²）なるクロツクパルスφ_１
が１クロツク出力される。以下、同様に動作を続け、ｆ＝（f₀/N）・（1/a^m-1）のクロツクパルスφ_１が出力されると、今度はカウンタ
26からのクロツクパルスがカウンタ27に入力されてその
出力が“1"となり、カウンタ26の出力が“0"となる。す
なわち、ｉ＝2,j＝１となり、周波数ｆはｆ＝（f₀/N）
・（1/a^m）となる。（i,j）で２つのマルチプレクサの
選択状態を示すものとすると、動作の開始点より（1,
1），（1,2），……，（1,m），（2,1），（2,2），…
…，（2,m），（3,1），（3,2），……，（3,m），……
となり，φ_１のｎクロツク目の周波数ｆは、ｆ＝（f₀/N）・（1/a^n-1）となる。周期は周波数の逆数であるから、前述のよう
に、周期t_nとt_n+1との間には、 t_n+1＝at_n の関係が成り立ち、最大周波数はf₀/Nとなる。こゝで、
整数Ｎが導入されたのは、ａが整数倍でないと1/a分周
器は実現できないので、ａにＮを乗じaNに最も近い整数
を選んでそれを分周比とし、実質的に1/aの分周器を実
現するためである。例えばＫ＝2,m＝3,N＝100とすれ
ば、分周器24₁，24₂，24₃……の分周比はそれぞれ1/10
0,1/126,1/159となり、φ_０＝10MHzとすれば最大周波数
100KHzで、１クロツク毎にその周期が倍に増大するクロツクパルスが得られることになる。な
お、３ステートゲート25（25₁〜25_m）を用いたのは、こ
れらの出力を簡単にワイヤードオアで結合するためであ
るが、このようなゲートのかわりにｍ入力１出力のマル
チプレクサを用いても、上記と同様の機能を持たせるこ
とができる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、その周期が等比的に増大するクロツ
クパルスを計数して事象の生起する時間を測定するよう
にしたので、特に事象の発生時間が長いものや事象の数
が多いものに対してもカウンタのハードウエアを徒らに
複雑化，高価格化させることなく、必要充分な精度で時
間測定が可能となる利点がもたらされるものである。し
かもこの発明によるクロツクパルス発生回路は、周期の
伸長率が整数でないものでも発生可能であるので、測定
対象に応じて最適なクロツクパルスを発生させて用い得
るという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す構成図、第２図はその
動作を説明するためのタイムチャート、第３図は第１図
におけるクロツクパルス発生回路の具体例を示す構成
図、第４図はセンサの従来例を示す回路図、第５図はそ
の動作を説明するためのタイムチヤート、第６図は時間
測定方式の従来例を示す概要図である。符号説明１……対象装置（センサ）、２……クロツクパルス発生
回路、３（3a〜3n）……アンドゲート、４（4a〜4b）,2
6,27……カウンタ、11……フオトダイオード、12……接
合容量（コンデンサ）、13……インバータゲート、14…
…リセツトトランジスタ、21（21₁〜21_n-1）,24（24₁〜
24_m）……分周器、22,23……マルチプレクサ、25（25₁
〜25_m）……３ステートゲート。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１周期毎にその周期が略等比的に増大する
クロックパルスを発生するクロックパルス発生回路を備
え、該クロックパルスを計数することにより測定対象期
間の時間測定を行う時間測定装置において、前記クロックパルス発生回路は、入力されるパルス信号を1/K（但し、Ｋは正の整数）に
分周して出力する分周器を複数個縦列接続し、その初段
の分周器に一定周期の基準クロック信号を入力してなる
第１の分周回路と、前記基準クロック信号および前記複数個の分周器の出力
のうちの１つを選択して出力する第１のマルチプレクサ
と、入力されるパルス信号を1/N,1/aN,・・・,1/a^m-1N（但
し、ｍは正の整数、a^m＝Ｋ、ａ＞１、Ｎはａより十分大
きな正の整数とし、aN,・・・，a^m-1Nとしてはそれぞれ
その値に最も近い正の整数を選ぶ）にそれぞれ分周して
出力する複数ｍ個の分周器からなる第２の分周回路と、前記複数ｍ個の分周器のうちの１つを選択して前記第１
のマルチプレクサの出力を入力すると共にその分周器の
出力を前記クロックパルスとして出力させる第２のマル
チプレクサと、該クロックパルスを計数し、１クロック計数する毎に前
記第２のマルチプレクサに対してその選択すべきものを
順次切り換えるように指示すると共に、ｍクロック計数
する毎にそれを繰り返す第１の計数手段と、該第１の計数手段がｍクロック計数する毎に歩進し、そ
の歩進毎に前記第１のマルチプレクサに対してその選択
すべきものを順次切り換えるように指示する第２の計数
手段と、からなることを特徴とする時間測定装置。