DE69027840T2 - Fotoelektrisches Verwandlungsgerät - Google Patents

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein fotoelektrisches Wandlergerät, insbesondere ein fotoelektrisches Wandlergerät mit einer Vielzahl fotoelektrischer Wandlerelemente, die die fotoelektrisch gewandelten Ladungen akkumulieren können. Die Erfindung wird voteilhaft in einem fotoelektrischen Wandlergerät verwendet, beispielsweise in einem Brennpunkt-Feststellgerät, einer Kamera, einem Bildlesegerät oder dgl..
Zum Stand der Technik
• Bislang ist eine derartige Geräteart beispielsweise in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 63-47644 vom Anmelder auch der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen worden.
• Fig. 7 zeigt ein äquivalentes Schaltbild einer fotoelektrischen Wandlerelementanordnung, die in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 63-47644 dargestellt ist.
• In Fig. 7 bedeuten die Bezugszeichen 1-1 bis 1-N eine Fototransistoranordnung (Zellen) des Akkumulationstyps mit einem solchen Aufbau, daß eine gemeinsame Stromversorgungsquelle mit den Kollektoren verbunden ist, und die fotoelektrisch gewandelten Ladungen in Steuerelektrodenzonen (Basen) akkumuliert werden und von Hauptelektrodenzonen (Emittern) ausgelesen werden können. Ein praktischer Gegenstand mit dem obigen Aufbau ist beispielsweise detailliert beschrieben worden in der Japanischen offengelegten Patentgazette mit den Nummern 62-128678 und 62-113468, der Japanischen Patentanmeldung Nr. 61- 168286, 61-219668 und 61-219669. Bezugszeichen 2-1 bis 2-N bedeuten PMOS-Schalter zur Verbindung der Basis eines jeden der die Fototransistoranordnung 1 bildenden Bipolartransistoren mit einer Stromversorgungsquelle VC, und zur Rücksetzung, wenn ein Signal φres vorgegeben ist. Bezugszeichen 3-1 bis 3-n bedeuten NMOS-Schalter, die mit den Emittern der obigen bipolaren Transistoren verbunden sind, um die akkumulierten Signale für die nächste Stufe synchron mit einem Signal φt abzugreifen. Bezugszeichen 4-1 bis 4-n bedeuten NMOS-Schalter, die in Serie mit den NMOS-Schaltern 3-1 bis 3-n verbunden sind, um ein Bildsignal an die Ausleseleitung 7 zu senden. Bezugszeichen 5-1 bis 5-n bedeuten Akkumulierkondensatoren, die zwischen die Knoten der NMOS-Schalter 3-1 bis 3-n und die NMOS-Schalter 4-1 bis 4-n und Masse geschaltet sind, um das Signal eines jeden Pixeis auszulesen. Bezugszeichen 6 bedeutet ein Schieberegister zur sequentiellen Leitendschaltung der NMOS-Schalter 4-1 bis 4-n und zum aufeinanderfolgenden Auslesen des Bildsignals; 8 einen NMOS-Schalter zur Initialisierung durch Verbinden der Ausleseleitung 7 mit den Ausgangsanschlüssen der NMOS-Schalter 4-1 bis 4-n, die gemeinsam mit Masse verbunden sind, wenn ein Signal φhrs vorgegeben ist; 9 einen Ausgangsverstärker zur Verstärkung des an die Ausleseleitung 7 gegebenen Bildsignals; und 10-1 bis 10-n NMOS-Schalter zur Verbindung der Emitter der Fototransistoranordnung 1-1 bis 1-n mit Masse, wenn ein Signal φvrs vorgegeben ist. Bezugszeichen 107 bedeutet einen Max-Min- Wertfeststellschaltung mit: Minimum-Feststellschaltungen 11-1 bis 11-n, Maximum-Feststellschaltungen 12-1 bis 12-n und Ausgangsverstärkern 13 und 14.
• Fig. 8 ist ein Aufbau einer Einheit der Minimalwert- Feststellschaltung.
• Wie in Fig. 8 dargestellt, ist ein Minimumwert- Feststellschaltung aufgebaut aus einem Differentialverstärker 30 und einem PNP-Transistor 31. Der Differentialverstärker 30 umfaßt eine Konstantstromschaltung 411, PMOS-Transistoren 407 und 408 und NMOS-Transistoren 409 und 410. Eine Emitterleitung des PNP-Transistors 31 ist zu einem invertierten Eingang (In2) des Differentialverstärkers rückgekoppelt Die Emitter der Pixelzüge der Fototransistoranordnung 1-1 bis 1-n werden in einen nichtinvertierenden Eingang (In1) eingegeben. Wenn der Pegel des nichtinvertierten Eingangs (In1) des Differentialverstärkers 30 höher als der Pegel des invertierenden Eingangs (In2) ist, wird ein Basispotential des PNP-Transistors 31 über den Stromversorgungs-Spannungspegel gehoben, wodurch der PNP-Transistor 31 nichtleitend geschaltet wird. Folglich wird keine Spannung in einem Eingang des in Fig. 7 dargestellten Ausgangsverstärkers 13 aufgebaut. Eine Ausgangsspannung wird in dem PNP-Transistor 31 dann geweckt, wenn die niedrigste Spannung in den nichtinvertierten Eingang (mi) des Differentialverstärkers 30 gegeben wurde. In diesem Falle wird der Minimalwert festgestellt.
• Fig. 9 zeigt den Aufbau einer Einheit der Maximalwert- Feststell schaltung.
• Wie in Fig. 9 dargestellt, ist eine Maximalwert- Feststellschaltung mit einem Differentialverstärker 32 und einem NPN-Transistor 33 aufgebaut. Der Differentialverstärker 32 enthält eine Konstantstromschaltung 401, PMOS-Transistoren 402 und 403 und MNOS-Transistoren 404 und 405. Eine Emitterleitung des NPN-Transistors 33 ist zum invertierenden Eingang (In2) des Differentialverstärkers 32 rückgekoppelt und wird als Ausgangsleitung verwendet. Die Emitter der Pixelzüge sind mit dem nichtinvertierenden Eingang (In1) verbunden. Wenn der Pegel des nichtinvertierenden Eingangs (In1) des Differentialverstärkers 32 niedriger als der Pegel des invertierenden Eingangs (In2) ist, wird ein Basispotential des NPN-Transistors 33 über den Spannungspegel einer negativen Stromversorgungsquelle herabgesetzt, so daß der NPN-Transistor 33 nichtleitend geschaltet wird. Eine Ausgangsspannung wird in dem NPN-Transistor 33 geweckt, wenn die höchste Spannung an den nichtinvertierenden Eingang (In1) des Differentialverstärkers 32 angelegt ist. In diesem Falle wird der Maximalwert festgestellt. R bedeutet einen Ladewiderstand in jeder Minimalwert- und Maximalwert-Feststellschaltung.
• Fig. 10 ist eine Zeittafel zur Erläuterung der Arbeitsweise der fotoelektrischen Wandlerelementanordnung in Fig. 7.
• Zuerst wird eine Rücksetzoperation ausgeführt. Durch Einschalten der PMOS-Schalter 2-1 bis 2-n durch Einstellen des Signals φres auf den niedrigen Pegel für eine Zeitdauer von t&sub1; bis t&sub2; werden die Basispotentiale der Fototransistoranordnung (wird nachstehend als ein Pixelzug bezeichnet) 1-1 bis 1-n auf das Potential von VC festgelegt.
• Dann werden durch Einstellen der Signale φvrs und φt auf den hohen Pegel (EIN) für eine Zeitdauer von t&sub3; bis t&sub4; die NMOS- Schalter 10-1 bis 10-n und 3-1 bis 3-n leitend geschaltet, die Akkumulationskondensatoren 5-1 bis 5-n werden auf Masse gelegt, und die Restladungen werden zurückgesetzt. Nach Abschluß der Rücksetzung für die Basen und Emitter der Pixelzüge 1-1 bis 1-4 wird die nächste Akkumulationsoperation gestartet.
• Bei der Akkumulationsoperation werden die fotoelektrisch gewandelten Ladungen in den Basisregionen der Pixelzüge 1-1 bis 1-n akkumuliert. Zu dieser Zeit werden die Basen und Emitter des Pixelzuges in den freischwebenden Zustand (kapazitiver Belastungszustand) versetzt, und die Spannung, zu der das Basispotential reflektiert wird, wird in den Emittern bewirkt.
• Beim sequentiellen Auslesen der Signale werden die NMOS- Schalter 4-1 bis 4-n nacheinander von einem Schieberegister 6 eingeschaltet, und die in den Akkumulierskondensatoren 5-1 bis 5-n akkumulierten Signalladungen werden auf die Ausleseleitung 7 ausgelesen. Jedesmal wenn das Signal φCK eingegeben wird, wählt das Schieberegister 6 sequentiell die MNOS-Schalter 4-1 bis 4-n aus. Direkt bevor die NMOS-Schalter 4-1 bis 4-n ausgewählt werden, wird der NMOS-Schalter 8 von dem Signal φhrs eingeschaltet, und die verbleibenden Ladungen in der Ausleseleitung 7 werden zurückgesetzt.
• In der Japanischen Patentanmeldung Nr. 63-47644 ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, wodurch ein in Fig. 11 oder 12 dargestelltes fotoelektrisches Wandlergerät unter Verwendung einer fotoelektrischen Wandlerelementanordnung aufgebaut ist, die eine Max/Min-Wertfeststellschaltung aufweist, wie zuvor erwähnt, wobei die Akkumulationszeit so gesteuert wird, daß Differenzen zwischen einem hellen Abschnitt und einem dunkelen Abschnitt in einem Muster eines Gegenstands konstant gehalten werden, und nur ein charakteristischer Abschnitt des Musters wird A/D-gewandelt.
• Eine Unterscheidung in Hinsicht darauf, ob die Signalladungen gesammelt worden sind, bis ein exakter Pegel vorhanden ist, wird in den obigen Geraten nicht durch Überprüfung ausgeführt, um zu sehen, ob eine Differenz zwischen den Maximal- und Minimalpegeln der akkumulierten Pegel der fotoelektrischen Wandlerelementanordnung den Bezugspegel Vref erreicht hat oder nicht. Bezugszeichen 102 bedeutet einen Differentialverstärker zur Akkumulierung der Differenz zwischen einem Maximalwert Vmax und einem Minimalwert Vmin. Bezugszeichen 103 bedeutet einen Vergleicher, der einen Ausgangspegel des Differentialverstärkers 102 mit dem vorbestimmten Bezugspegel Vref vergleicht, wodurch herausgefunden wird, ob der Ausgangspegel den exakten Akkumulationspegel erreicht hat. Wenn ein Signal φcomp des Vergleichers 103 invertiert wird, stellt ein Mikrocomputer 104 fest, daß die Signalladungen bis zum Bezugspegel akkumuliert worden sind. Dann sendet der Mikrocomputer 104 den Impuls φt zur Beendigung der Akkumulation an eine fotoelektrische Wandlerelementanordnung 101. Zur gleichen Zeit sendet der Mikrocomputer 104 ein Signal SH an eine Speicherschaltung 105, wodurch der Vmin- Pegel zur Zeit des Abschlusses der Akkumulation gespeichert wird. Dann werden die Signale φCK und φhrs zum Leseimpuls gesandt, ein Bild-(Video)- Signal wird aus den fotoelektrischen Wandlerelementen ausgelesen und wird A/D-gewandelt.
• Zu dieser Zeit wird in dem Beispiel von Fig. 11 ein A/D- Wandlerbereich im Pegel gemäß einem Bereich des Bildsignals verschoben. In dem Beispiel von Fig. 12 wird das Pixelsignal gemäß einem A/D-Wandlerbereich pegelverschoben. In allen vorigen Beispielen wird die A/D-Wandlung zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert des Bildsignals ausgeführt.
• Ein fokussierter Zustand kann erkannt werden durch Ausführung der Rechnung, die in der Japanischen offengelegten Patentgazette Nr. 58-142306, 59-107313, 60-101513 oder in Japanischen Patentanmeldung Nr. 61-160824 auf der Grundlage des digitalen Pixelsignais in der oben erwähnten Weise gewonnen wird.
• Im obigen Fall werden beim herkömmlichen fotoelektrischen Wandlergerät jedoch das Bildsignal und die Maximal- und Minimalwerte des Bildsignals und das Akkumulationssignal der fotoelektrischen Wandlerelementeanordnung jeweils durch unterschiedliche Ausleseschaltungen ausgegeben, so daß es vorkommt, daß Abweichungen zwischen dem aktuellen Maximal- und Minimalwert des Pixelsignals auftreten, und die Werte von Vmax und Vmin verursachen eine derartige Differenz des ausgelesenen Pegels, daß Fehlanpassung zwischen den Verstärkern 9, 13 und 14 oder dgl. auftritt. Wenn die Akkumulationsladungen andererseits auf der Grundlage der Differenz zwischen Vmax und Vmin gesteuert werden, kommt es vor, wie in den Beispielen der Figuren 11 und 12 gezeigt, daß ein Teil des Bildsignals den A/D-Wandlerbereich übersteigt.
• Die Differenz des ausgelesenen Pegels tritt folgendermaßen auf. Unter der Annahme, daß beispielsweise eine Kapazität des Akkumulationskondensators 5-1 in Fig. 7 auf CT1 gesetzt wird und eine parasitäre Kapazität der Ausleseleitung 7 auf CH gesetzt wird, wurde im Falle, bei dem das Emitterpotential VE1 des Fototransistors 1-1 auf die Ausleseleitung 7 ausgelesen wurde, das Ausgangssignal VE1 × CT1 / (CT1 + CA), und die Verstärkung wurde auf 1 gesetzt.
• Da andererseits die Vmin- und Vmax-Ausgangssignale mit dem Pegel 1 ausgelesen werden, treten Abweichungen auf.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die zuvor erwähnten Nachteile der herkömmlichen Techniken zu überwinden und insbesondere die Auswirkung unter sich verändernden Verstärkern zu beseitigen.
• Gemäß dem einen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Fotoelektisches Wandlergerät vorgesehen, mit: einer Vielzahl von fotoelektrischen Wandlerelementen, die jeweils mit einem zugehörigen Ladungsakkumulationselement verbunden sind, um fotoelektisch erzeugte Ladungen zu akkumulieren und um jeweilige Akkumulationssignale entsprechend dem Betrag der akkumulierten Ladung zu erzeugen; wenigstens einem Maximalwert-Feststellmittel zur Erzeugung eines Signals entsprechend dem höchsten der erzeugten Akkumulationssignale und mit Minimalwert- Feststellmitteln zur Erzeugung eines Signals entsprechend dem niedrigsten der erzeugten Akkumulationssignale; ersten Mitteln, die zum selektiven Anschalten des Ausgangs eines jeden Akkumulationselements an den Eingang eines gemeinsamen Ausgangsverstärkers dienen, um die Akkumulationssignale auszulesen; und das gekennzeichnet ist durch zweite Mittel, die zum selektiven Anschalten des Ausgangs des Maximalwert- Feststellmittels oder des Ausgangs des Minimalwert- Feststellmittels oder beider der Ausgänge an den Eingang des gemeinsamen Ausgangsverstärkers eingerichtet sind, um die von den Feststellmitteln erzeugten Signale auszulesen.
• Da somit die Ausgangssignale von einem oder mehreren der Feststellmittel und das Akkumulationssignal der Vielzahl der fotoelektrischen Wandlerelemente einen gemeinsamen Ausgangsverstärker verwenden, werden die Abweichungen, die der Verwendung individueller Verstärker zuzuschreiben sind, für individuelle Signale beseitigt.
• Vorzugsweise ist des weiteren eines oder es sind beide der Ausgangssignale des Feststellmittels ständig auf einem zusätzlichen Ausgangsverstärker oder Ausgangsverstärkern vorgesehen. Dieses zusätzliche Ausgangssignal kann bei der Steuerung der Ladungsakkumulationselemente verwendet werden, vorzugsweise durch ein Übertragungssignal φt.
• Optional kann anstelle der Ausgangssignale beider Feststellmittel ein Ausgangsignal und ein Differenzsignal vorgesehen sein.
• Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb eines fotoelektischen Wandlerelementes vorgesehen, bei dem einfallendes Licht fotoelektrisch von einer Vielzahl von fotoelektrischen Wandler- und Ladungsakkumulationselementen gewandelt wird, von denen jedes ein Akkumulationssignal entsprechend dem Betrag der akkumulierten fotoelektrischen Ladung erzeugt, und bei dem sowohl der Minimal- als auch der Maximalwert der Akkumulationssignale festgestellt wird und ein jeweiliges Maximalsignal oder Minimalsignal oder beide Signale während der Akkumulation erzeugt werden; wobei das Verfahren den Verfahrensschritt selektiven Auslesens der Akkumulationssignale und der Signale über einen gemeinsamen Ausgangsverstärker umfaßt, die zu den jeweiligen Maximal- oder Minimalsignalen gehören oder von diesen abgeleitetet sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
• Fig. 1 ist ein Schaltbild, das den Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels einer fotoelektrischen Wandlerelementeanordnung als einen charakteristischen Abschnitt eines fotoelektrischen Wandlergerätes nach der Erfindung zeigt;
• Fig. 2 ist eine Zeittafel zur Erläuterung der Arbeitsweise der fotoelektrischen Wandlerelementanordnung des ersten Ausführungsbeispiels;
• Figuren 3 und 4 sind Blockschaltbilder praktischer fotoelektrischer Wandlergeräte, die die fotoelektrische Wandlerelementanordnung des ersten Ausführungsbeispiels verwenden
• Fig. 5 ist ein Schaltbild, das den Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels der fotoelektrischen Wandlerelementanordnung als einen charakteristischen Abschnitt des fotoelektrischen Wandlergerätes nach der Erfindung zeigt;
• Fig. 6 ist ein Blockschaltbild eines praktischen fotoelektrischen Wandlergerätes unter Verwendung der fotoelektrischen Wandlerelementanordnung des zweiten Ausführungsbeispiels;
• Fig. 7 ist ein equivalentes Schaltbild einer fotoelektrischen Wandlerelementanordnung, die in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 63-47644 dargestellt ist;
• Fig. 8 ist ein Schaltbild, das den Aufbau von einer Einheit einer Minimalwert-Feststellschaltung zeigt;
• Fig. 9 ist ein Schaltbild, das den Aufbau von einer Einheit eines Maximalwert-Feststellschaltung zeigt;
• Fig. 10 ist eine Zeittafel zur Erläuterung der Arbeitsweise der fotoelektrischen Wandlerelementanordnung, die in Fig. 7 dargestellt ist; und
• Figuren 11 und 12 sind Blockschaltbilder der praktischen fotoelektrischen Wandlergeräte, die eine herkömmliche fotoelektrische Wandlerelementanordnung verwenden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
• Ein Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung wird nachstehend detailliert anhand der Zeichnung beschrieben.
• Fig. 1 ist ein Schaltbild, das den Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels einer fotoelektrischen Wandlerelementanordnung als einen charakteristischen Abschnitt eines fotolelektrischen Wandlergerätes nach der Erfindung zeigt. Gleiche Teile und Komponenten wie jene in Fig. 7 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und auf deren Beschreibung wird verzichtet.
• Wie in Fig. 1 dargestellt, hat die fotoelektrische Wandlerelementanordnung nach der Erfindung die folgenden Komponentenglieder zusätzlich zu dem herkömmlichen fotoelektrischen Wandlerelementanordnung gemäß Fig. 7. Bezugszeichen 17 und 18 bedeuten NMOS-Schalter, die mit den Ausgängen- der Maximalwert-Feststellschaltungen 12-1 bis 12-n verbunden sind und den Minimalwert-Feststellschaltungen 11-1 bis 11-n, um die Maximal- und Minimalwerte der Folgestufe synchron mit dem Signal φt jeweils abzugreifen. Bezugszeichen 19 und 20 bedeuten NMOS-Schalter, die in Serie mit den NMOS- Schaltern 17 und 18 geschaltet sind, um den Maximal- und Minimalwert an die Ausgangsleitung 7 zu senden. Bezugszeichen 15 und 16 bedeuten Akkumulatorkondensatoren, die zwischen die Knoten der NMOS-Schalter 17 und 18 und dem NMOS-Schalter 19 und 20 und Masse geschaltet sind, um die Signale des Maximal- bzw. Minimalwertes auszulesen.
• Fig. 2 ist eine Zeittafel zur Erläuterung der Arbeitsweise der fotoelektrischen Wandlerelement anordnung.
• Da die Operationen bis zum Beginn der Akkumulation die gleichen sind wie die Operationen des anhand der Figuren 7 bis 10 beschriebenen herkömmlichen fotoelektrischen Wandlerelementanordnung, wird deren Beschreibung hier weggelassen.
• In der Akkumulationsoperation werden die Ladungen, die fotoelektrisch gewandelt wurden, in der Steuerelektrodenzone (Basiszonen) des Pixelzuges 1-1 bis 1-n akkumuliert. Zu dieser Zeit sind die Basen und Emitter des Pixelzuges 1-1 bis 1-n im freischwebenen Zustand (kapazitive Ladungsstufe) und eine Spannung, an der das Basispotential reflektiert wird, wird in jedem Emitter verursacht. Andererseits tritt ein Ausgangssignal entsprechend der Maximal-Ausgangsspannung des Pixelzuges 1-1 bis 1-n an einem Vmax-Ausgangsanschluß auf. Ein Ausgangssignal entsprechend der Minimal-Ausgangsspannung des Pixelzuges 1-1 bis 1-n tritt an einem Vmin-Ausgangsanschluß auf.
• Nach Abschluß der Akkumulation werden der maximale Ausgangspegel, der minimale Ausganspegel und der Ausgangspegel eines jeden Pixels zu diesem Zeitpunkt jeweils in die Akkumulationskondensatoren 15, 16 und 5-1 bis 5-n durch den Übertragungsimpuls φt akkumuliert. Nach Lesen werden die NMOS- Schalter 19, 20, 4-1 bis 4-n sequentiell durch das Schieberegister 6 eingeschaltet, wodurch die Signale, die in den Akkumulationskondensatoren 15, 16 und 5-1 bis 5-n akkumuliert sind, auf die Ausleseleitung 7 ausgelesen. Jedesmal, wenn der Takt φCK eingegeben wird, wählt das Schieberegister 6 sequentiell die NMOS-Schalter 19, 20 und 4-1 bis 4-n aus. Direkt bevor die NMOS-Schalter 19, 20 und 4-1 bis 4-4 ausgewählt werden, wird der NMOS-Schalter 8 von dem Signal φhrs eingeschaltet, und die auf der Leseausgangsleitung 7 verbleibenden Ladungen werden zurückgesetzt.
• Aus der obigen Beschreibung geht offensichtlich hervor, daß in dem Ausführungsbeispiel die Signale der maximalen und minimalen Ausgangsspannungen der fotoelektrischen Wandlerelementanordnung am Ende der Akkumulation auf die gleiche Ausleseleitung durch die gleiche Leseschaltung ausgelesen werden können wie diejenigen der Pixel. Folglich gibt es keinen Unterschied zwischen dem Ausgangspegeln, und das Gerät wird nicht durch eine falsche Einstellung der Verstärker beinflußt. Die maximalen und minimalen Ausgangssignale der fotoelektrischen Wandlerelementanordnung können genau erzeugt werden.
• Figuren 3 und 4 sind Blockschaltbilder praktischer fotoelektrischer Wandlergeräte unter Verwendung der fotoelektrischen Wandlerelementanordnung des Ausführungsbeispiels
• In den Figuren 3 und 4 bedeutet Bezugszeichen 101 die in Fig. 1 dargestellte fotoelektrische Wandlerelementanordnung; 102 bedeutet den Differenzialverstärker zur Erzeugung einer Differenz zwischen Vmax und Vmin; und 103 den Vergleicher, der das Ausgangssignal des Differenzialverstärkers 102 mit dem vorbestimmten Bezugspegel Vref vergleicht und entscheidet, ob der Ausgangspegel einen exakten Akkumulationspegel erreicht hat oder nicht. Bezugszeichen 111 und 109 bedeuten Speicherschaltungen zur jeweiligen Speicherung der Signale des maximalen und minimalen Wertes, die von einer Videoleitung abgegeben werden; 110 einen Differenzialverstärker zur Erzeugung einer Differenz zwischen einem Ausgangssignal der Speicherschaltung 109 und dem Ausgangssignal der fotoelektrisch Wandlerelementanordnung, welches von der Videoleitung abgeben wird; 112 einen Differenzialverstärker zur Erzeugung einer Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Speicherschaltungen 111 und 109; und 104 den Mikrocomputer. Der Mikrocomputer 104 ist ausgestattet mit: einer Kern-CPU 104a; einem ROM 104b; einem RAM 104c; und einem A/D-Wandler 104d.
• In dem in Fig. 3 dargestellten fotoelektrischen Wandlergerät gibt der Mikrocomputer 104 zuerst die Rücksetzsignale φres und φvas ab, wodurch die Akkumulation beginnt. Dann empfängt der Mikrocomputer das invertierte Signal φcomp des Vergleichers 103 und gibt den Übertragungsimpuls φt ab, wodurch die Akkumulation beendet ist. Des weiteren werden der Impuls φhrs und der Takt φck abgegeben, um die Leseoperation auszuführen. Zu dieser Zeit wird ein Abtastimpuis SH vom Mikrocomputer 104 an die Speicherschaltung 109 zu einer Zeit gesandt, da das Ausgangssignal einen minimalen Wert hat, so daß der minimale Wert in die Speicherschaltung 109 gespeichert wird. Eine Differenz zwischen dem Ausgangssignal der fotoelektrischen Wandlerelementanordnung, die danach abgegeben wird, und der vom Differenzialverstärker erzeugte minimale Wert und werden gewandelt. Da zu dieser Zeit ein Bezugspotential Vrl der A/D- Wandlung auf Massepotential gelegt und Vrh auf Vref gesetzt ist, wird die A/D-Wandlung bei einem Wert zwischen fast dem maximalen und minimalen Wert des Ausgangssignals von der fotoelektrischen Wandlerelementanordnung ausgeführt. Der minimale Wert als ein Bezug des Ausgangssignals der fotoelektrischen Wandlerelementeanordnung wird zu dieser Zeit jedoch präzise ausgelesen, verglichen mit demjenigen Falle des herkömmlichen in Fig. 11 dargestellten fotoelektrischen Wandlergerätes, so daß die A/D-Wandlung genau in Hinsicht auf den Kontrastabschnitt eines Gegenstandes ausgeführt wird.
• In dem in Fig. 4 dargestellten fotoelektrischen Wandlergerät gibt der Mikrocomputer 104 Abtastsignale SH&sub1; und SH&sub2; zu Zeiten ab, wenn der maximale und minimale Wert von der Leitung abgegeben wird, wodurch der maximale und der minimale Wert der fotoelektrischen Wandlerelementanordnung in den Speicherschaltungen 111 bzw. 109 gespeichert wird. Eine Differenz zwischen dem aufeinanderfolgend abgegebenen Ausgangssignal der fotoelektrischen Wandlerelementanordnung und dem Minimalwert wird vom Differenzverstärker 110 erzeugt und in den A/D-Wandler eingegeben. Obwohl zu dieser Zeit das Bezugspotential Vrl der A/D-Wandlung auf Massepotential gelegt ist, wird Vrh auf ein Potential gesetzt, welches der Differenz zwischen dem maximalen und dem minimalen Wert liegt, der vom Differenzialverstärker 112 gewonnen wird. Der aktuelle maximale und minimale Wert des fotoelektrischen Wandlerelementsanordnung wird nicht immer genau mit den Werten von Vmin und Vmax wiedergegeben, wie zuvor erwähnt. Selbst wenn die Akkumulation zu einem Zeitpunkt beendet ist, wenn (Vmax - Vmin) den Vref-Pegel erreicht hat, wird folglich eine Breite des aktuellen Signals nicht immer gleich Vref. Durch Einstellen der aktuellen Signalbreite in dem A/D-Wandlerbereich, wie in dem Beispiel des in Fig. 4 dargestellten fotoelektrischen Wandlergerätes gezeigt, kann die A/D-Wandlung in effektiver Weise unter Verwendung des A/D-Wandlerbereichs ohne Überschreiten des A/D-Wandlerbereichs ausgeführt werden.
• Fig. 5 ist ein Schaltbild, das den Aufbau eines zweiten Ausführungsbeispiels der fotoelektrischen Wandlerelementanordnung als ein charkteristischen Abschnitt des fotoelektrischen Wandlergerätes nach der Erfindung zeigt. Die gleichen Teile und Komponenten wie jene der Fig. 1 werden mit den gleichen Bezugszeichen versehen und deren Beschreibung wird hier fortgelassen.
• Es ist ein Merkmal des Ausführungsbeispiels, das nicht nur der maximale und minimale Wert des Ausgangssignals der fotoelektrischen Wandlerelementanordnung verwendet wird, sondern auch eine Differenz zwischen dem maximalen und dem minimalen Wert, der unter Verwendung des Differenzialverstärkers 26 verwendet wird und ausgelesen wird von der gleichen Ausleseleitung wie jene der fotoelektrischen Wandlerelementanordnung. Die Arbeitsweise des zweiten Ausführungsbeispiels ist fast die gleiche wie jene des ersten Ausführungsbeispiels mit der Ausnahme, daß die Differenz zwischen dem maximalen und dem minimalen Wert des Ausgangssignals der fotoelektrischen Wandlerelementanordnung in einem Akkumulationskondensator 21 durch den Impuls φt anstelle des Maximalwertes des Ausgangssignals der fotoelektrischen Wandlerelementanordnung akkumuliert wird und auf die Ausgangsleitung 7 durch das Schieberegister 6 durch den NMOS- Schalter 23 ausgelesen wird.
• Unter Verwendung eines Aufbaues, wie er in einem fotoelektrischen Wandlergerät gemäß Fig. 6 gezeigt ist, wird in diesem Falle ein gleicher Effekt wie derjenige des in dem fotoelektrischen Wandlergerät von Fig. 4 gezeigten Gerätes gewonnen wird. Das heißt, die Mikrocomputerausgangssignale der Abtastimpulse SH&sub1; und SH&sub2; zu Zeiten, bei denen die Differenz zwischen dem maximalen und dem minimalen Werten, wie aus der Videoleitung gelesen werden, und dem minimalen Wert ausgegeben werden, wodurch die Signale in Speicherschaltungen 113 bzw. 109 gespeichert werden. Ein Ausgangssignal der Speicherschaltung 113 wird an das Bezugspotential auf die hohe Potentialseite nach A/D- Wandlung gesetzt. Eine Differenz zwischen dem Ausgangssignal der fotoelektrischen Wandlerelementanordnung, die danach abgegeben wird, und dem Ausgangssignal der Speicherschaltung 109 wird durch den Differenzialverstärker 110 gewonnen und wird A/D- gewandelt.
• Obwohl das Beispiel, bei dem die Differenz zwischen dem maximalen und minimalen Wert des Akkumulationssignals der fotoelektrischen Wandlerelementanordnung ausgelesen wurde, zuvor beschrieben worden ist, ist es möglich, in einer solchen Weise zu verfahren, daß eine Differenz zwischen dem maximalen oder dem minimalen Wert und einem speziellen Bit (z. B. ein Lichtabschirmbit) in der fotoelektrischen Wandlerelementanordnung gemäß der Notwendigkeit eines Prozesses erzeugt wird, der in einer nachfolgenden Stufe ausgeführt und unter Verwendung des gleichen Lesesystems ausgelesen wird. Andererseits ist die Erfindung nicht auf die Differenz zwischen dem maximalen und minimalen Wert beschränkt, sondern das durch Ausführung einer Addition gewonnene Ergebnis oder einer Multiplitation mit einer Konstanten oder dgl. gemäß dem Erfordernis der Verarbeitung in der Folgestufe kann ebenfalls unter Verwendung des gleichen Lesesystems ausgelesen werden.
• Wie zuvor beschrieben, werden Abweichungen zwischen den aus den Maximalwert- oder/und den Minimalwert-Feststellmitteln gewonnenen Signalen und dem dem Akkumulationssignal des fotoelektrischen Wandlerelements eliminiert, und es kann ein Signal erzeugt werden, das die in einer Vielzahl von fotoelektrischen Wandlerelementen akkumulierten Ladungen präzise wiedergibt.
• Andererseits wird eine Abweichung zwischen dem durch Errechnung auf der Grundlage der aus den Maximalwert- oder/und den Minimalwert-Feststellmitteln gewonnenen Signale und dem Akkumulationssignal der fotoelektrischen Wandlerelemente eliminiert, und es kann ein Signal erzeugt werden, das die in einer Vielzahl von fotoelektrischen Wandlerelementen akkumulierten Ladungen prazise wiedergibt.

Claims (8)

1. Fotoelektisches Wandlergerat, mit:

einer Vielzahl von fotoelektrischen Wandlerelementen (1-1 bis 1-n), die jeweils mit einem zugehörigen Ladungsakkumulationselement (5-1 bis 5-n) verbunden sind, um fotoelektisch erzeugte Ladungen zu akkumulieren und um jeweilige Akkumulationssignale entsprechend dem Betrag der akkumulierten Ladung zu erzeugen;

wenigstens einem Maximalwert-Feststellmittel (12-1 bis 12-n) zur Erzeugung eines Signals entsprechend dem höchsten der erzeugten Akkumulationssignale und mit Minimalwert- Feststellmitteln (11-1 bis 11-n) zur Erzeugung eines Signals entsprechend dem niedrigsten der erzeugten Akkumulationssignale; ersten Mitteln (4-1 bis 4-n), die zum selektiven Anschalten des Ausgangs eines jeden Akkumulationselements (5-1 bis 5-n) an den Eingang eines gemeinsamen Ausgangsverstärkers (9) dienen, um die Akkumulationssignale auszulesen;

gekennzeichnet durch zweite Mittel (15, 19 und/oder 16, 20), die zum selektiven Anschalten des Ausgangs des Maximalwert-Feststellmittels (12-1 bis 12-n) oder des Ausgangs des Minimalwert-Feststellmittels (11-1 bis 11-n) oder beider der Ausgänge an den Eingang des gemeinsamen Ausgangsverstärkers (9) eingerichtet sind; um die von den Feststellmitteln erzeugten Signale auszulesen.

2. Gerät nach Anspruch 1, mit:

einem Betriebsmittel (24 bis 26) zur Ausführung einer Analogoperation bezüglich der Signale, die von den Maximalwert- Feststellmitteln (12-1 bis 12-n) oder den Minimalwert- Feststellmitteln (11-1 bis 11-n) oder von den beiden Feststellmitteln erzeugt werden; und mit

dritten Mitteln (21, 23), die zum selektiven Anschalten des Ausgangs des Betriebsmittels (24-26) an den Eingang des gemeinsamen Ausgangsverstärkers (9) eingerichtet sind, um das von den Betriebsmitteln (24-26) erzeugte Signal auszulesen.

3. Gerät nach Anspruch 2, mit sowohl den Maximalwert- Feststellmitteln (12-1 bis 12-n) als auch den Minimalwert- Feststellmitteln (11-1 bis 11-n), wobei das Betriebsmittel (24-26) der Erzeugung eines Signals entsprechend der Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Maximalwert-Feststellmittels (12-1 bis 12-n) und dem Ausgangsignal des Minimalwert- Feststellmittels 11-1 bis 11-n) dient.

4. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Ausgang des Maximalwert-Feststellmittels (12-1 bis 12-n), der Ausgang des Minimalwert-Feststellmittels (11-1 bis 11-n) oder beide der Ausgänge entweder mit einem jeweiligen zusätzlichen Ausgangsverstärker (13 oder 14) verbunden sind oder mit jeweiligen Ausgangsverstärkern (13, 14) zum kontinuierlichen Auslesen der Ausgangssignale des Maximums oder des Minimums oder beider Wertfeststellmittel während der Ladungsakkumulation in den Ladungsakkumulationselementen (5-1 bis 5-n).

5. Gerät nach Anspruch 4, mit sowohl den Maximalwert- Feststellmitteln (12-1 bis 12-n) als auch den Minimalwert- Feststellmitteln (11-1 bis 11-n) und mit Steuermitteln (102, 103) zur Steuerung der Akkumulationszeit der Ladungsakkumulationselemente (5-1 bis 5-n) unter Verwendung der Signale, die von den Maximalwert-Feststellmitteln (12-1 bis 12- n) und den Minimalwert-Feststellmitteln (11-1 bis 11-n) erzeugt werden und durch die zusätzlichen Ausgangsverstärker (13, 14) ausgegeben werden.

5. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, das des weiteren über A/D-Wandlermittel (114d) zur A/D-Wandlung der ausgelesenen Akkumulationssignale verfügt, die durch den gemeinsamen Ausgangsverstärker (9) abgegeben werden.

7. Gerät nach Anspruch 6, das des weiteren über Steuermittel (109, 110; 109-112; 109, 110, 113) verfügt zur Steuerung des Wandlerbereichs des A/D-Wandlermittels (104d) unter Verwendung wenigstens eines der von den Feststellmitteln (11-1 bis 11-n, 12-1 bis 12-n) und dem Betriebsmittel (24-26) erzeugten Signale, wobei die Signale von dem gemeinsamen Ausgangsverstärker (9) ausgelesen werden.

8. Verfahren zum Betrieb eines fotoelektischen Wandlerelementes, bei dem

einfallendes Licht fotoelektrisch von einer Vielzahl von fotoelektrischen Wandler- und Ladungsakkumulationselementen (1-1 bis 1-n, 5-1 bis 5-n) gewandelt wird, von denen jedes ein Akkumulationssignal entsprechend dem Betrag der akkumulierten fotoelektrischen Ladung erzeugt, und bei dem

sowohl der Minimal- als auch der Maximalwert der Akkumulationssignale festgestellt wird und ein jeweiliges Maximalsignal oder&sub3;minimalsignal oder beide Signale während der Akkumulation erzeugt werden;

wobei das Verfahren den Verfahrensschritt selektiven Auslesens der Akkumulationssignale und der Signale über einen gemeinsamen Ausgangsverstärker umfaßt, die zu den jeweiligen Maximal- oder Minimalsignalen gehören oder von diesen abgeleitetet sind,