DE2814358B2

DE2814358B2 - Photoelektrische Wandleranordnung

Info

Publication number: DE2814358B2
Application number: DE2814358A
Authority: DE
Inventors: Yoshio Katsuta Maeda
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1977-04-04
Filing date: 1978-04-03
Publication date: 1981-06-11
Also published as: US4201472A; DE2814358A1; DE2814358C3

Description

gekennzeichnet durch

d) eine Einrichtung (20, 90) zur Anhebung des Analogsignals um einen vorbestimmten Betrag,

e) einen Digitalspeicher (40) zur getrennten Speicherung der sich während der Unterbrechung und der Freigabe des Meßlicht-Strahlengangs (50) ergebenden Ausgangssignale des Analog-Digital-Wandlers (30; 31 bis 37),

f) einen Differenzbildner (70) zur Ermittlung des Unterschieds zwischen den beiden getrennt gespeicherten Signalen.

2. Photoelektrische Wandleranordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß

die Einrichtung zur Anhebung des Analogsignals aus einer zwischen Detektor (12) und Analog-Digital-Wandler (30; 31-37) angeordneten Addierschaltung (20; + V, R2) besteht, der ein dem vorbestimmten Betrag entsprechendes elektrisches Signal zur Überlagerung mit dem Analogsignal zugeführt ist.

3. Photoebktrische Wandleranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die Abblendeinrichtung (100) zur periodischen Zerhackung des Meßlicht-Strahlengangs ausgebildet ist.

4. Photoelektrische Wandlerap.ordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

vor der Addierschaltung (20) ein Filter (110) zur Unterdrückung eines Gleichanteils im Analogsignal angeordnet ist.

5. Photoelektrische Wandleranordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet,daß

die Einrichtung zur Anhebung des Analogsignals aus einer den Detektor (12) sowohl während der Unterbrechung als auch der Freigabe des Meßlicht-Strahlengangs kontinuierlich mit vorgegebener Intensität beleuchtenden Hilfslichtquelle (90) besteht.

Die Erfindung betrifft eine photoelektrische Wanrlleranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Eine solche Anordnung ist aus Elektronik (1975), H. 12, S. 65-68 bekannt. In einer derartigen Vorrichtung zum Analysieren einer Probe mittels Licht wird die ·>" Lichtmenge in ein elektrisches Signal durch eine Photoröhre oder einen Photowiderstand umgewandelt, und das elektrische Signal wird verarbeitet, um bestimmte FJgenschaften der Probe zu bestimmen, wie /.. B. den Durchlaßgrad, die Extinktion und das *>⁵ Reflexionsvermögen. Um das elektrische Signal digital zu verarbeiten, wird das vom photoelektrischen Umsetzer erzeugte elektrische Analog-Signal in ein Digital-Signal mittels eines Analog-Digital-Umsetzers (im folgenden auch als A/D-Umsetzer bezeichnet) umgewandelt. Zur Verarbeitung des elektrischen Digital-Signales muß die Lichtmenge in einen genauen Betrag eines entsprechenden elektrischen Digital-Signales umgewandelt werden. Weiterhin ist bei der Fluoreszenz-Spektrorr.etrie. der Raman-Spektrometrie oder bei der Messung der Extinktion einer Probe, die einen weiten Bereich von einer geringen bis zu einer hohen Konzentration überdeckt, nicht nur ein weiter dynamischer Bereich erforderlich, sondern es muß unter Umständen auch ein sehr schwacher Lichtstrahl genau in ein elektrisches Digital-Signal umgewandelt werden. Eine derartige genaue Umsetzung bzw. Umwandlung ist aber mit den herkömmlichen Vorrichtungen aus verschiedenen Gründen nicht möglich.

Zunächst ist die lineare Beziehung zwischen dem Analog-Eingangssignal und dem Digital-Ausgangssignal des A/D-Umsetzers für sehr schwache Eingangssignale schlecht. Ein A/D-Umsetzer kann z. B. die Form eines Spannungs-Frequenz-Wandlers (im folgenden als U/f-Wandler bezeichnet) oder eines Doppel-Integrierers annehmen. Die befriedigende Linearität des U/f-Wandlers isi auf ungefähr 1% der vollen Eingangsskala abhängig von der umgesetzten impulsfrequenz begrenzt. Die Linearität des als A/D-Umsetzer verwendeten Doppel-Integrierers hängt andererseits von der Genauigkeit eines Pegelvergleichers ab und ist nur oberhalb von etwa 1% der vollen Eingangsskala befriedigend. D. h., die befriedigende Linearität des A/D-Umsetzers mit 10 V als volle Skala liegt lediglich im Bereich von 100 mV bis 10 V vor, so daß ein sehr schwaches Signal, das kleiner als 100 mV ist, nicht genau in ein elektrisches Digital-Signal umgesetzt werden kann.

Weiterhin enthält ein vom photoelektrischen Umsetzer erzeugtes elektrisches Signal zahlreiche Rauschkomponenten einschließlich den Rauschkomponenten, die durch den photoelektrischen Umsetzer selbst und durch Peripherie-Schaltungen erzeugt sind. Die Rauschkomponenten sind elektrisch positiv oder negativ. In einem A/D-Umsctzer, der lediglich positive elektrische Signale verarbeitet, werden jedoch schwache elektrische Signale in der Nähe eines Null-Pegels mit großer Rauschmenge vernachlässigt, so daß es unmöglich ist, einen Digital-Betrag genau proportional zur Lichtmenge zu erzeugen. Der Rauschsignalpegel hängt \on verschiedenen Bedingungen ab und liegt im allgemeiner im Bereich von 1 mV bis I V.

Schließlich ist eine unerwünschte Gleichsignalkomponente (Gleichstrom-Signalkomponentc) im elektrischen Signal proportional zur Lichtmenge enthalten, das durch den photoelektrischen Umsetzer erzeugt ist. Diese Gleichsignalkomponente ändert sich mit der Temperatur. Ein Beispiel für die unerwünschte Gleichsignalkomponente ist der Dunkelstrom in einer Photoröhre oder in einem PhotovervielFacher oder der Dunkelwiderstand in einem Photowiderstand, wie z. B. in einer PbS-ZeIIe. Die Offset-Spannung oder die Temperatur-Ablage in einem Verstärker ist ein anderes Beispiel. Der Dunkelwiderstand ändert sich um 20 bis 30% bei einer Temperaturänderung von ca. 10%. Diese Gleichsignulkomponente macht es unmöglich, ein elektrisches Digital-Signal genau proportional /ur Lichtmenge zu erzeugen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, i-ine photoelekirische Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, dip Licht mit weitem dynamischen Bereich

und insbesondere sehr schwaches Licht genau in ein elektrisches Digital-Signal umsetzt, wobei der Einfluß von Rauschen, das dem durch die Anordnung erzeugten elektrischen Signal überlagert ist, ausgeschlossen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der eingangs genannten Anordnung durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Es wird also ein einem photoelektrischen Detektor ui bzw. Umsetzer zugeführtes Lichtsignal in einem bestimmten Zeitintervall unterbrochen. Ein vom photoelektrischen Umsetzer erzeugtes elektrisches Signal wird nach Beifügung eines vorbestimmten Betrages eines elektrischen Signales einer Analog-Digital-Um- <^r> Setzung unterworfen. Der Unterschied zwischen dem Digital-Signal, das der Unterbrechung des Lichtes zum photoelektrischen Umsetzer zugeordnet ist, und dem Digital-Signal, das der Nicht-Unterbrechung des Lichtes zum photoelektrischen Umsetzer zugeordnet ist, wird 2« gebildet, wobei dieser Unterschied proportional zum einfallenden Lichtsignal ist. Selbst wenn das in den ph.otoelektrischen Umsetzer eintretende Licht sehr schwach ist, bewirkt die Beifügung eines elektrischen Signales vorbest'mmter Größe eine Analog-Digital-Umsetzung guter Linearität. Selbst sehr schwaches Licht wird so einer genauen Analog-Digital-Umsetzung unterworfen. Rauschen und unerwünschte Gleichst Malkomponenten in beiden Arten von Digital-Signalen werden durch die Bildung des Unterschiedes eliminiert. Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels,

F i g. 2 ein Blockschaltbild des Addierers und des >■'> A/D-Wandlers,

F i g. 3 ein Blockschaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels,

Fig.4 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels, ··«

F i g. 5 eine Ansicht eines Beispieles eines Zerhackers und

Fig. 6 Signale zur Erläuterung des Betriebes eines Ausführungsbeispiels der photoelektrischen Wandleranordnung. 4-3

Ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Funktion eines bevorzugten Ausführungsbeispiels ist in F i g. I gezeigt. Ein photoelektrischer Umsetzer 12, wie z. B. ein Photovervielfacher, ein Verstärker 14 und eino (nicht dargestellte) Stromversorgung zum Einspeisen von V) Leistung in den photoelektrischen Umsetzer 12 bilden eine photoelektrische Umsetzereinrichtung 10, die einfallendes Licht erfaßt und nach Umwandeln der Lichtmenge in die Größe einer Spannung oder eine andere elektrische Einheit ein Ausgangssignal an einen Addieret 20 abgibt. Eine konstante Spannung von einer Konstantspannungsquelle +V wird der Eingangsspannung in den Addierer 20 über einen Widerstand R? beigefügt, und das Ausgangssignal vom Addierer 20 liegt an einem A/D-Umsetzer 30. Der A/D-Umsetzer 30 t>o setzt eine anliegende Eingangsspannung in ein Digital-Signal um und speist dieses in einen Digital-Speicher 40. Das auf den photoelekiiischen Umsetzer 12 einfallende Licht 50 wird andererseits durch einen Verschluß 54 unterbrochen, der von e'nem Antrieb 52 aus /. B. einer Drehzylinderspule und einem Motor angesteuert ist. 'n Fig. 1 ist die durch eine Vollinie gezeigte Stellung des Verschlusses 54 der Nicht-Unterbrechung des Lichtes zugeordnet, während das Licht 50 in der d^rch eine Strichlinie gezeigten Verschlußstellung unterbrochen wird. Ob der Verschluß 54 das einfallende Licht 50 zum photoelektrischen Umsetzer 12 unterbricht oder nicht, wird durch den Antrieb 52 oder einer· (nicht gezeigten) Verschhßstellungsfühler bestimmt, so daß ein Diskriminicrsignalgenerator 56 betätigt wird. Der Diskriminiersignalgenerator 56 speist zu einem Adressenregister 60 ein Signal, das anzeigt, ob der Verschluß 54 das einfallende Licht 50 unterbricht oder nicht. Das Adressenregister 60, das z. B. aus einem Flipflop besteht, erzeugt ein »!«-Signal an einem Ausgang Q, wenn der Verschluß 54 das einfallende Licht 50 unterbricht, und an einem Ausgang Q, wenn der Verschluß 54 das einfallende Licht 50 nicht unterbricht. Das Adressenregister CO steuert die Speicheradressen des Digital-Speichers 40. Die Ausgänge Q und Q des als Adressenregister 60 verwendeten Flipflops sind jeweils mit dem einen Eingangsanschluß jedes von zwei (nicht gezeigten) UND-Gliedern verbunden. Der Ausgang des A/D-Umsetzers 30 ist an den anderen Eingangsanschluß jedes der UND-Glieder angeschlossen. Der Ausgangsanschluß der UND-Glieder ist mit den verschiedenen Adressen des Digital-Speichers 40 verbunden. Damit wird ein vom A/D-Umsetzer 30 erzeugtes Digital-Signal an verschiedenen Adressen des Digital-Speichers 40 abhängig davon gespeichert, ob der Ausgang Coder (?auf einem />1«-Pegel ist, d. h., ob das einfallende Licht 50 durch den Verschluß 54 unterbrochen wird oder nicht. Eine Digital-Operationseinheit 70 iiest das der Nicht-Unterbrechung des einfallenden Lichtes 50 zugeordnete und im Digital-Speicher 40 gespeicherte Digital-Signal S und das der Unterbrechung des einfallenden Lichtes 50 zugeordnete Digital-Signal Z Die Operationseinheit 70 subtrahiert so Z von Sund gibt das Ergebnis der Subtraktion an eine Anzeigeeinheit (Sichtgerät) 80 ab, wo es angezeigt wird.

Die Größe einer zum Lichtsignal addierten Spannung wird bestimmt durch den Dunkelstrom im photoelektrischen Umsetzer 12, die Offset-Spannung des Verstärkers 14 oder dessen Temperatur-Ablage und einen befriedigenden Linearitätsbereich des A/D-Umsetzers 30. Wenn die befriedigende Linearität eines A/D-Umsetzers mit voller Eingangsskala von 10 V im Bereich von 100 mV bis '.0 V liegt, sollte die durch den Addierer 20 addierte Spannung 100 mV oder größer sein. Selbst wenn ein Signal sehr schwach ist, trägt die Tatsache, daß seine Spannung in einem Bereich mit hoher Linearität des A/D-Umsetzers vergrößert ist, zu einer genauen Analog-Digital-Umsetzung bei. Solange der Verschluß 54 das einfallende Licht 50 unterbricht, wird lediglich die durch den Addierer 20 addierte Spannung einer genauen Analog-Digital-Umsetzung unterworfen. Damit wird durch Subtrahieren des Licht-Meß-Digital-Signales Z vom Licht-Meß-Digital-Signal Sdie einfallende Lichtstärke genau in ein Digital-Signal umgesetzt.

Ein Licht-Meßwert, der durch den A/D-Umsetzer 30 in einen Digital-Wert umgewandelt wurde, umfaßt den Dunkelstrom im photoelektrischen Umsetzer 12 und die Offset-Spannung des Verstärkers 14 unabhängig davon, ob das einfallende Licht 50 unterbrochen ist oder nicht. Diese unerwünschten Komponenten können durch Subtraktion in der Digital-Operationseinheit 70 ausgeschlossen werden.

Ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels des A/D-Umsetzers und des Addierers ist in F i g. 2 ge/cigt. Der A/D-Umsetzer ist vom sogenannten Doppelinlegrationstyp. Das An.ilog-Fing.ingssignal A_1n vom pho-

loelekirisehen Umsetzer, zu dem eine konstante Spannung von der Konstanlspannungsquellc + V über einen Widerstand R₂ addiert ist, wird in einem Iniegrierer 31 integriert. Nach Integration der l£ingangsspannung zum Intcgrierer3l für eine vorbesiimmtc Zeitdauer schaltet ein Steuerglied 33 einen Schalter SW derart, daß der Integrierer 31 rückwärts durch die Spannung am Integriercr 31 von der Konstantspannungsquelle 32 mit zur Eingangsspannung entgegengesetzter Polarität über den Widerstand /?j integriert. Der Vcrglcichcr 34 erzeugt ein Signal nach Erfassung der Tatsache, daß die durch den Integrierer 31 integrierte Analog-Eingangsspannung auf ein Null-Potential durch umgekehrte Integration bei vorbestimmter Geschwindigkeit abhängig von der Konstantspannungsquelle 32 verringert wurde. Ein Gatter 36 ist abhängig von Signalen vom Steuerglied 33 und vom Vergleicher 34 nur offen, während der Integrierer 31 rückwärts oder umgekehrt integriert, so daß Taktimpulse vorbestimmter Folgefrequenz von einem Oszillator 35 am Zähler 37 liegen. Die so in den Zähler 37 eingespeisten Taktimpulse werden dadurch gezählt, wodurch ein Digital-Ausgangssignal D_ou, proportional zur Analog-Eingangsspannung erzeugt wird. Wie aus dem Ausführungsbeispiel der F i g. 2 folgt, kann der Addierer 20 auf einfache Weise mit dem A/D-Umsetzer zusammengefaßt sein. Beim Ausführungsbeispiel der F i g. 2 ist die Offset-Spannung im Vergleicher 34 oder in dem für den Integrierer 31 ν -rwendeten Verstärker unabhängig davon konstant, ob das auf die elektrische Umsetzereinrichtung 10 einfallende Licht unterbrochen wird oder nicht und kann daher durch Subtraktion nach einer Digital-Umsetzunfc eliminiert werden.

Ein Funktionsdiagramm eines anderen Ausführungsbeispieles ist in Fig. 3 gezeigt, in der einander entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in Fig. 1. Das betrachtete Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der F i g. 1 dadurch, daß eine Lichtquelle 90 anstelle des Addierers 20 in F i g. 1 verwendet wird. Die Lichtquelle 90 strahlt eine vorbestimmte Lichtmenge auf den photoelektrischen Umsetzer 12 unabhängig davon ab, ob das einfallende Licht 50 durch den Verschluß 54 unterbrochen wird oder nicht. Selbst wenn das einfallende Licht 50 sehr schwach ist, wird daher das Licht von der Lichtquelle 90 für genaue Umsetzung in ein Digital-Signal durch den A/D-Umsetzer 30 addiert. Der Unterschied zwischen dem Licht-Meß-Digital-Signal S, das der Nicht-Unterbrechung des einfallenden Lichtes 50 durch den Verschluß 54 zugeordnet ist. und dem Licht-Meß-Digital-Signal Z, das der Unterbrechung des einfallenden Lichtes 50 zugeordnet ist. wird durch die Digital-Operationseinheit 70 so berechnet, daß das einfallende Licht genau in ein Digital-Signal umgewandelt wird. Weiterhin werden der Dunkelstrom des photoelektrischen Umsetzers und die Offset-Spannung (Abweichungs-Spannung) des Verstärkers kompensiert. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird lediglich das einfallende Licht 50 durch den Verschluß 54 intermittierend unterbrochen, und damit wird Streulicht, das zusätzlich zur vorbestimmten Lichtmenge von der Lichtquelle 90 von außen durch einen (nicht gezeigten) Lichtschirmteil in den Detektor oder Fühler (photoelektrische Umsetzereinrichtung 10) eintritt, in vorteilhafter Weise durch die Subtraktion in der Digital-Operationseinheit 70 gelöscht

Die Funktionen eines weiteren Ausführungsbeispieles werden im folgenden anhand der F i g. 4 erläutert. Der pholoeleklrische Umsetzer 12, wie /.. B. ein Photovervielfacher oder ein phololeitendes Element, ein Vorverstärker 14 und eine Stromversorgung für den photoclektrischcn Umsetzer 12 bilden die photoelektrisehe Umseizereinrichtung 10. Das durch einen Zcrhakker 100 unterbrochene einfallende Licht 50 wird durch die photoelcktrische Umsetzereinrichtung 10 erfaßt und /u einem Wechsclstromverstärker 110 gespeist. Die Gleichstromkomponente des Eingangssignales wird durch den Wcchselstromverstärker 110 eliminiert, und lediglich dessen Wechselstromkomponente wird wahlweise verstärkt und an den Addierer 20 abgegeben. Das Eingangssignal in den Addierer 20, das ein Wechselstromsignal ist, hat positive und negative Komponenten. Eine konstante Gleichspannung wird zum Eingangssignal in den Addierer 20 addiert, das so in eine positive Spannung einer einzigen Polarität umgewandelt und an den A/D-Umsetzer 30 abgegeben wird. Die so am A/D-Umsetzer 30 liegende positive Spannung wird in ein Digital-Signal umgewandelt und zum Digital-Speicher 40 gespeist. Der Zerhacker 100 hat andererseits zwei Arten von Teilen, von denen die eine das einfallende Licht 50 leitet und von denen die andere dieses Licht unterbricht, wobei ein Beispiel hierfür in F i g. 5 gezeigt ist. Das einfallende Licht 50 wird so in regelmäßigen Intervallen durch den Zerhacker 100 unterbrochen, der durch einen Antriebsmotor 102 in Drehung versetzt wird. Der unterbrochene und der nichtunterbrochene Zustand des einfallenden Lichtes 50 werden mittels einer Lichtquelle 104 und eines Phototransistors 106 so erfaßt, daß ein Diskriminiersignal, das anzeigt, ob das einfallende Licht 50 unterbrochen ist oder nicht, dem Adressenregister 60 zugeführt wird. Das Adressenregister 60 hat z. B. ein Flipflop und steuert die Speicheradressen des Digitalspeichers 40 abhängig vom Diskriminiersignal. Das vom A/D-Umsetzer 30 empfangene Licht-Meß-Digital-Signal wird so in verschiedenen Adressen des Digitalspeichers 40 abhängig davon gespeichert, ob das einfallende Licht 50 unterbrochen ist oder nicht. Das im Digital-Speicher 40 gespeicherte und der Nicht-Unterbrechung des einfallenden Lichtes 50 zugeordnete Licht-Meß-Digital-Signal 5 und das der Unterbrechung des einfallenden Lichtes 50 zugeordnete Licht-Meß-Digital-Signal Z werden durch die Digital-Operationseinheit 70 gelesen, die Z von Ssubtrahiert und die Differenz dazwischen erzeugt. Der so von der Digital-Operationseinheit 70 erhaltene Digital-Wert (S-Z) eliminiert die den Licht-Meß-Signalen im Wechselstromverstärker 110 zugeführte Offset-Spannung und die durch den Addierer 20 addierte Spannung, so daß ein Absolut-Digital-Wert proportional zur Menge des einfallenden Lichtes erhalten und auf der Anzeigeeinheit 80 oder dergl. angezeigt wird.

Die Eingangsspannung in dem A/D-Umsetzer 30 ist somit die Summe aus der Ausgangsspannung des Verstärkers HO und der vom Addierer 20 erzeugten konstanten Spannung, und daher kann der A/D-Umsetzer 30 im günstigsten Linearitätsbereich betrieben werden, wodurch ein Digital-Wert genau proportional zur Menge des einfallenden Lichtes erzeugt wird.

Der Verlauf von Betriebssignalen an verschiedenen Punkten des Blockschaltbildes der F i g. 4 ist in F i g. 6 gezeigt. Die Fig.6a, 6b und 6c zeigen jeweils den Spannungsverlauf in Punkten A. ßbzw. C;Fig. 6d zeigt die Umsetzungskennlinie des A/D-Umsetzers 30: F i g. 6e zeigt den durch die A/D-Umsetzung erhaltenen Digital-Wert Die Ausgangsspannung der photoelektri-

schon llmsetzereinrichlung 10 enthält eine unerwünschte (jleichstromkoniponente einschließlich des Dunkel-StKiMiCS des photoelektrischen Umsetzers 12 und der Olfset-Spannung des Verstärkers 14. die unabhängig davon erzeugt sind, ob das einfallende Licht unterbrochen ist oder nicht. In Fig.6a hat die unerwünschte Gleichstromkomponente 130 den Verlauf einer positi-VLMi Spannung, obwohl sie auch eine negative Spannung annehmen kann, was stark von den Temperaturen .ibhangt. wenn ein derartiges Bauelement, wie ein photoleitendes Bauelement, verwendet wird. Diese unerwünschte Gleichstromkomponente wird durch den Wechselsiromverstärker 110 eliminiert. Da weiterhin eine konstante Spannung +V₀ durch den Addierer 20 addiert wird, wie dies in Fig.6c gezeigt ist, ist die l-ingangsspannung in den A/D-Umsetzer 30 einerseits immer positiv, und andererseits wird der befriedigende I.inearitätsbereich des A/D-Umsetzers verwendet, wodurch ein genaues Digital-Ausgangssignal entsteht, wie dies in Fig. 6e gezeigt ist. Wenn die durch den Addierer 20 addierte Spannung gleich der dem Produkt aus dem Tastverhältnis R für die der Nicht-Unterbrechung des einfallenden Lichtes 50 zugeordneten Zeit und dem Eingangsspannungsbereich des A/D-Umset-/crs 30 entsprechenden Spannung gemacht wird, kann der A/D-Umsetzer 30 im weitesten dynamischen Hereich betrieben werden.

Beim zuletzt erläuterten Ausführungsbeispiel wird das auf den photoelektrischen Umsetzer 12 einfallende Licht 50 in regelmäßigen Zeitiniervallen unterbrochen, und bei jeder Unterbrechung erfolgt eine Subtraktion in der Digital-Operaiionseinheit 70. Damit werden der Dunkelstrom des photoelektrischen Umsetzers 12, die Ablage des in der photoelektrischen Umsetzereinrichtung 10 verwendeten Verstärkers und die Ablage des im A/D-Umsctzer oder im Addierer 20 verwendeten Integrieren kompensiert, um dadurch einen Digital-Wert genau proportional zur Menge des einfallenden Lichtes zu erzeugen.

Weiterhin wird die durch den Addierer 20 addierte Spannung V₀ unabhängig von der Größe der unerwünschten Gleichstromkomponenten einschließlich des Dunkelstromes des photoelektrischen Umsetzers oder der Offset-Spannung des Verstärkers bestimmt. Die Spannung VO kann auf ca. 5 V für einen A/D-Umsetzer mit z. B. einer vollen Skala von 10 V festgelegt werden.

Der Digital-Speicher, das Adressenregister und die Digital-Operationseinheit bei den obigen Ausführungsbeispielen können leicht durch z. B. einen Digital-Rechner verwirklicht werden.

Bei der erfindungsgemäßen photoelektrischen Wandleranordnung wird ein Absolut-Digital-Wert genau proportional zur Lichtmenge selbst dann erzeugt, wenn das einfallende Licht sehr schwach ist, und die in der photoelektrischen Umsetzereinrichtung und im A/D-Umsetzer erzeugten Ablagen werden kompensiert, wobei gleichzeitig ein stabiler Betrieb des A/D-Umseizers gewährleistet ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnunuen

Claims

2(1 Patentansprüche:

1. Photoelektrische Waridleranordnung mit

a) einem Detektor zur Umsetzung der Intensität des von einem Objekt ausgehenden Meßlichts in ein elektrisches Analogsignal,

b) einem von dem Analogsignal beaufschlagten Analog-Digital-Wandler,

c) einer vor dem Detektor befindlichen Abblendeinrichtung zur wechselweisen Unterbrechung und Freigabe des Meßlicht-Strahlengangs,