JPH0727040B2 - 時間測定装置 - Google Patents

時間測定装置

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JPH0727040B2
JPH0727040B2 JP61046277A JP4627786A JPH0727040B2 JP H0727040 B2 JPH0727040 B2 JP H0727040B2 JP 61046277 A JP61046277 A JP 61046277A JP 4627786 A JP4627786 A JP 4627786A JP H0727040 B2 JPH0727040 B2 JP H0727040B2
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clock
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28Systems for automatic generation of focusing signals
    • G02B7/30Systems for automatic generation of focusing signals using parallactic triangle with a base line
    • G02B7/32Systems for automatic generation of focusing signals using parallactic triangle with a base line using active means, e.g. light emitter
    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04FTIME-INTERVAL MEASURING
    • G04F10/00Apparatus for measuring unknown time intervals by electric means
    • G04F10/04Apparatus for measuring unknown time intervals by electric means by counting pulses or half-cycles of an ac

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measurement Of Unknown Time Intervals (AREA)

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/am-1N(但し、mは正の整数、am=K、a>1、
Nはaより十分大きな正の整数とし、aN,・・・,am-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,・・・,am-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/am-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=am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tn+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。
tn+1=atn ……(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・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
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(211〜21n-1)は1/K(Kは正の整
数)分周器、22はn個の入力I1,I1,……,In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,……,Om
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,……,24m)はマルチプレクサ23の入力をそれぞれ1
/N,1/aN,……,1/am-1Nに分周する分周器、25(251,2
52,……,25m)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,……,Emが“H"のときは
出力=入力となり、入力E1,E2,……,Em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を得ることができる。なお、φの周波
数をf0,φ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Ii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Ej(Ejのみが“H"で、その他は
“L")と出力Ojを選択していることをそれぞれ示してい
る。
こゝで、am=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
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/am-1) のクロツクパルスφ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/am)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のnクロツク目の周波数fは、 f=(f0/N)・(1/an-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tnとtn+1との間には、 tn+1=atn 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=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(251〜25m)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(211〜21n-1),24(241
24m)……分周器、22,23……マルチプレクサ、25(251
〜25m)……3ステートゲート。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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/am-1N(但
    し、mは正の整数、am=K、a>1、Nはaより十分大
    きな正の整数とし、aN,・・・,am-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。
JP61046277A 1986-03-05 1986-03-05 時間測定装置 Expired - Lifetime JPH0727040B2 (ja)

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DE19873706089 DE3706089A1 (de) 1986-03-05 1987-02-25 Zeitmesssystem mit grossem dynamikbereich

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