DE2417999C3 - Vorrichtung zur Messung der Objekthelligkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung bejiieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung der Objekthelligkeit und Steuern der Beiichtung in einer Kamera mit einem fotoelektrischen Wandler, der ein die auftretende Objekthelligkeit angebendes erstes Analogsignal erzeugt, einem Zähler, einem Digital-Analog-Wandler zum Erzeugen eines den Zählerstand des Zählers angebenden zweiten Analogsignals und einer Einrichtung zum schrittweisen Weiterzählen des Zählers, wenn eine Differenz zwischen ersiem und zweitem Analogsignal auftritt.

Vorrichtungen zur Messung der Helligkeit, die in Kameras angeordnet sind, verwenden zur Anzeige der zu steuernden Belichtungsfaktoren,' beispielsweise der Verschlußgeschwindigkeit, Amperemeter, um dem Photographen während der Aufnahme den Belichtungs-Zur Vermeiaune dieser Nachteile sowie zur Verbesserung der Zuverlässigkeit und der visuellen Anzeige wuTde bereits vorgeschlagen, lichtemittierende Dioden. Flüssigkristalle: oder andere digitale Anzeigeelemente, wie ζ B Belichtungsfaktor-Anzeigen, zu benutzen. Um derartige digitale Anzeigeelemente in einer Kamera-Meßanordnung verwenden zu können, wurden zwei Verfahren vorgeschlagen. Be. dem einen Verfahren wfrd ein die Lichtstärke und andere Faktoren darstellendes Analog-Signal an einen gemeinsamen Sang einer Vielzahl von Schmitt-Trigger-Schaltun-σΓη anlelegt die unterschiedliche Schwellenspannun-S haben wobei die Zustände der Schmitt-Trigger-Schaltungen durch die Digital-Anzeigeelemente wiedergegeben werden. Bei dem anderen, z. Raus der USPS 37 03 130 bekannten Verfahren werden von einem Impulsgenerator erzeugte Impulse von einer Zählschaltung gezählt, und es wird ein der Impulszah entsprechendes Analog-Signal mn einem Analog-Signal verglichen, welches die Lichtstärke und andere Faktoren repräsentiert. Wenn die beiden Analog-S.gnale e.n vorbestimmtes Verhältnis annehmen wird d.e Zahlung unterbrochen und die Zahl der gezahlten Impulse von den digitalen Anzeigeelementen angezeigt.

Beide Verfahren haben jedoch Nachteile. Bei dem ersten Verfahren müssen die Eingänge der Schmitt-Trigger-Schaltungen an einem einzigen Punkt miteinander verbunden werden, der an d.e Signalquelle angeschlossen ist. Hierdurch w.rd an den Schmitt-Tngeer-Schaltungen eine niedrige Eingangsimpedanz geschaffen die Fehler in der Signalübertragung hervorrufen kann. Außerdem begrenzen die Hystereseeigenschaften der Schmitt-Trigger-Schaltungen den Genauigkeitsgrad des angezeigten Wertes. Em weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht dann, daß die Schwellenwerte der Schmitt-Trigger-Schaltungen eine exakte Einstellung erfordern.

Damit der Zähler bei dem zweiten Verfahren einem sich kontinuierlich ändernden Analog-Signal folgt, welches Änderungen in der Objekthelligkeit und anderer Faktoren darstellt, ist es notwendig, die Zählschaltung periodisch zurückzustellen, uno den Zählvorgang nach jeder Rückstellung zu wiederholen. Die Ansprechgeschwindigkeit der Anzeige wird damit durch die Periode des Rückstellimpulses begrenzt; zusätzlich verursacht die Wiederholung der Zählung e.n Flimmern in der Anzeigeeinrichtung, das kein bequemes Ablesen der Anzeige ermöglicht.

Aus der DT-OS 17 97 236 ist eine Anordnung zur Messung der Lichtdurchlässigkeit eines Materials bekannt, mit der die Größe der gemessenen Lichtdurchlässigkeit digital angezeigt werden kann. Das hinsichtlich seiner Lichtdurchlässigkeit zu messende Material wird dabei von einer Lichtquelle durchstrahlt und die jeweils von dem Material hindurchgelassene Lichtintensität mit Hilfe eines fotoelektrischen Elements aufgenommen und in ein proportionales elektrisches Signal umgeformt. Dieses elektrische Signal w.rd an den Eingang eines durch einen Operationsverstärker gebildeten Vergleichers gegeben, der an seinem anderen Eingang ein von einem Digital-Analog-Wandler gebildetes Signal erhält. Der Digital-Analog-Wandler erhält als digitales Eingangssignal das den jeweiligen Zahlerstand angebende Ausgangssignal eines Vorwärts-Rück-

/ärts-Zählers, dessen beide Richtungszähleingänge ,ber UND-Glieder von einem Impulsgenerator zu ,eaufschlagen sind. Jeweils ein zweiter Eingang der >eiden UND-Glieder ist mit dem Ausgang jeweils einer >chwellwertschaltung verbunden, die an ihren Eingän- 5 ,en das Ausgangssignal des Vergleichers zugeführt »rhalten. Das mit dem Vorwärtszählung des Vorwärts-Rückwärts-Zählers bewirkenden Eingang verbundene UND-Glie-i wird dabei durch die zugeordnete Schwellwertschaltung immer dann durchgeschaltet, wenn das 10 vom Vergleicher abgegebene Ausgangssignal einen Schwellwert überschreitet, der angibt, daß das von dem fotoelektrischen Bauelement abgegebene Ausgangssignal größer als das von dem Digital-Analog-Wandler abgegebene Ausgangssignal ist. Dadurch wird der 15 Zählerstand des Vorwärts-Rückwärts-Zählers durch den Impulsgenerator laufend erhöht, wodurch sich auch die vom Digital-Analog-Wandler abgegebene Ausgangsspannung laufend erhöht. Dieses geschieht so lange bis die dem Vergleicher zugeführten Spannungen einander gleich sind, so daß das vom Vergleicher abgegebene Ausgangssignal den Schwellwert der dem Vorwärtszähleingang zugeordneten Schwellwertschaltung nicht mehr überschreitet. Dadurch gelangt aber diese Schwellwertschaltung in ihren anderen Schaltzustand und das ihr zugeordnete UND-Glied wird gesperrt Der in diesem Augenblick erreichte Zählerstand des Vorwärts-Rückwärts-Zählers gibt die jeweilige Lichtdurchlässigkeit des zu messenden Materials an und wird in geeigneter Weise angezeigt. Das zweite und dem Rückwärtszähleingang des Vorwärts-Rückwärts-Zählers zugeordnete UND-Glied hat außer seinen mit der zugeordneten Schwellwertschaltung und dem Impulsgenerator verbundenen beiden Eingängen noch eTnen dritten Eingang, der mit einem Schalter verbunden ist, der wahlweise an diesen Eingang togisches 1- oder aber O-Signal legt. Dieser Schalter führt an dieses UND-Glied immer nur dann logisches 1 Signal wenn ein hinsichtlich seiner Lichtdurchlassigkeit zumessendes Material sich nicht zwischen der Lichtquelle und dem fotoelektrischen Bauelement befindet In diesem Fall gibt der Vergle.cher ein Signal ab das die zweite Schwellwertschaltung umschaltet, wodurch das zweite UND-Glied durchgeschaltet wird, Γο daß damit der Vorwärts-Rückwärts-Zähler an seinem Rückwärtszähleingang von dem Impulsgenerator beaufschlagt wird und bis in seinen O-Zustand zuruckge-Dieses wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Zähler ein Vorwärts-Rückwärts-Zähler ist, und daß die Einrichtung einen Differenzverstärker aufweist, der über zwei Steuergatter mit dem Vorwärts-Rückwärtszähler verbunden ist, so daß dieser in einer ersten Zählrichtung weiterzählt, wenn die Differenz größer als ein bestimmter Wert ist, und in einer umgekehrten Zählrichtung weiterzählt, wenn die Differenz kleiner als der bestimmte Wert ist, bis das erste und zweite Analogsignal einander entsprechen.

Da der Zähler in diesem Fall nicht zurückgestellt werden muß, wird der die jeweilige Objekthelligkeit angebende Zählerstand sofort und auf schnellstem

Wege erreicht

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fi g. 1 eine Schaltung zur automatischen Belichtungssteuerung mit einer Vorrichtung zur Helligkeitsmessung, teilweise schematisch und als Blockschaltbild dargestellt,

F i g. 2 eine Belichtungssteuerung mit einer abgewandelten Vorrichtung zur Helligkeitsmessung,

F i g. 3 bis 5 Belichtungssteuerungen mit abgewandelten Vorrichtungen zur Helligkeitsmessung.

In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen verwenden die Vorrichtungen zur Helligkeitsmessung elektrische Verschluß-Steuerschaltungen für eine automatische Belichtungssteuerung in TTL-Kame-

Bei dem ersten, in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel bezeichnet £ eine Spannungsquelle und R 1 einen fotoelektrischen Wandler, beispielsweise eine CdS-ZeIIe oder dergleichen. Der fotoelektrische Wandler R 1 empfängt die Helligkeit bzw. das Licht des Aufnahmefeldes und ändert seinen eigenen Widerstandswert in Übereinstimmung mit der Helligkeit des zu fotografierenden Objekts. Eine Diode Dl, der fotoelektrische Wandler R 1 und die Spannungsquelle £ sind in Reihe geschaltet. Eine derartige, bekannte Schaltungsanordnung bildet eine fotoelektrische Wandlerschaltung zur Erzeugung eines analogen Signals, das der Helligkeit des Objekts entspricht; die Spannung V_t an der Verbindung zwischen der Diode D1 und dem Wandler R 1 ist dem Logarithmus der Objekthelligkeit B proportional. Somit ist

ϊϊϊΓϊί DT-PS 23 60 377 wurde ein elektronischer Verschluß für eine einäugige Spiegelreflexkamera vorgeschlagen, bei dem die durch das Objektiv hindurch Gemessene Objekthelligkeit in einem Zähler gespeichert Ader von einem ersten Oszillator angesteuert wird. Der Ausgang des Zählers ist mit einem Digital-Analog-Umsetzer verbunden, um einen dem jeweiligen Zählerstand entsprechenden Analogwert zu erzeugen der mit dem Analog-Signal eines fotoelektrischen Pauetements verglichen wird, das die Objekthelhgkeit feststelltDer Zähler ist als ein Vorwärts-Rückwarts-Zähler ausgebildet, dessen Rückwärtszähleingang mn einem zweiten Oszillator verbunden ist, der den Zahler beim öfTnen des Verschlusses bis auf den Zäh erstand von 0 rückwärts zählt, woraufhin dann der Verschluß

...:~Aar cTocf hln<;<;pri wird.

^W TufgabedeVErfindung ist es, eine neue Vorrichtung zu/ Messung der Objekthelligkeit in einer Kamera anzugeben, die die jeweilige Objekthelhgkeit schnellstmöglich ermittelt.

V₁ = K₁ log B + K₂,

(D

wobei K\ und K₂ Konstanten sind.

Ein Impulsgenerator PG erzeugt Impulse vorbestimmter Frequenz, die über UND-Glieder G 1 und G an einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler CU angelegt werden. Der Zähler CU hat zwei Eingänge B und F. Wenn die Impulse an den Eingangsanschluß Fangelegt werden, wird die im Zähler gespeicherte Zahl durch jeden eintreffenden Impuls erhöht, d. h, der Zähler addiert die eingehenden Impulse zu der in dem Zähler CU gespeicherten Zahl in positiver Richtung. Wenn demgegenüber Impulse an den Eingangsanschluß B angelegt werden, wird der Wert des Zählers durch jeden eintreffenden Impuls verringert, d. h., der Zähler CU subtrahiert die neuen, eintreffenden Impulse vom gespeicherter, Zählwert, zählt also in negativer Richtung.

Die Zählstufen des Zählers CUweisen Flip-Flops CA, CB. CC und CD auf. Ein Ausgang jedes Flip-Flops wird

über einen Decoder DEC an eine Anzeige IND angelegt, die elektrische Lampen, lichtemittierende Dioden, Flüssigkristalle oder dergleichen zur Anzeige der in dem Zähler gespeicherten Zahl enthalten kann. Die anderen Ausgänge der Flip-Flops sind über Widerstände R_A, Rb, Rc und Rd an eine Diode D 2 angeschlossen, so daß jeder Widerstand einen Strom führt, wenn sich sein entsprechendes Flip-Flop in einem Zustand befindet, in dem sich das an diesem Widerstand angelegte Ausgangssignal auf einem hohen Wert befindet. Diese Verbindungen bilden einen Digital-Analog-Wandler zur Umwandlung des in dem Zähler gespeicherten Wertes in ein Analogsignal, das den Zählerstand darstellt. Wenn die Widerstandswerte der Widerstände derart gewählt sind, daß die Bedingung

Ra = 2 Rb=4 Rc= 8 R_D

erfüllt ist, wird der durch die Diode D 2 fließende Strom dem Zählerstand π proportional.

Dementsprechend kann die Spannung V₂ über der Diode D 2 durch

V₂ = X₃ log η + K₄

(2)

ausgedrückt werden, wobei /Cjund Ka Konstanten sind.

Die Transistoren Qi, Q 2, Q 3 und Q 4 bilden eine Vergleichsschaltung mit einem Differenzverstärker, der mit seinen beiden Eingängen an die Verbindung zwischen dem fotoelektrischen Wandler R 1 und der Diode Di bzw. an die Verbindung zwischen den Widerständen R_A, Rb, Ra Rd und der Diode Dl angeschlossen ist. Die Vergleichsschaltung vergleicht die Spannungen Vi und V₂der jeweiligen Analogsignale und erzeugt zwei Ausgangssignale, welche die relativen Größen dieser Spannungen an den jeweiligen Ausgangsanschlüssen darstellen, die an die UND-Glieder G 1 bzw. G 2 angeschlossen sind. Die Vergleichsschaltung ist derart ausgelegt, daß beide Ausgangssignale einen hohen Wert H aufweisen, wenn die Spannungen V₂ und Vi gleich sind.

Die bisher beschriebene Schaltung bildet eine Schaltung zur Helligke'itsmessung bei einer Belichtungssteuerschaltung gemäß Fig. 1. Die Schaltung zur Belichtungssteuerung, die in der bevorzugten Ausgestaltung als Verschluß-Steuerschaltung dargestellt ist, wird nachstehend erläutert.

Ein Transistor Q 5 und eine Diode D 3 sind zur Bildung einer sogenannten logarithmischen Expansionsschaltung vorgesehen, die auf die Spannung V₂ an der Diode Dl anspricht, um einen Kollektorstrom Ic zu erzeugen, der seinerseits gleich dem durch die Diode D 2 fließenden Strom ist. Ein Kondensator C ist an den Kollektor des Transistors Q5 angeschlossen und wird durch den Kollektorstrom Ic dieses Transistors aufgeladen. Ein Schalter S zur Steuerung der Aufladung des Kondensators C ist normalerweise geschlossen und wird bei einem öffnen des nicht dargestellten Kameraverschlusses geöffnet.Transistoren Q6 und Ql bilden zusammen eine Schmitt-Trigger-Schaltung zur Erregung eines Elektromagneten Mg, und zwar in Abhängigkeit von der am Kondensator C anliegenden Spannung. Der Elektromagnet Mg verhindert im erregten Zustand ein Schließen des Verschlusses, während sich der Verschluß im nicht erregten Zustand des Elektromagneten Abschließen kann.

Die Speisung des Impulsgencrators PG, der UND-Glieder G i und G 2, des Zählers CU, des Decoders DEC und der Anzeige IND erfolgt durch die Speisequelle E

Im folgenden wird die Funktion des in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Normalerweise ist der Schalter S zur Überbrückung der Kapazität C geschlossen, so daß der Transistor QB nichtleitend und der Transistor Q 7 leitend ist. Der Elektromagnet Mg wird somit erregt, so daß der

ίο Verschluß nach einer öffnung aufgrund einer Betätigung des nicht dargestellten Verschlußauslösers sich so lange nicht schließen kann, bis der Elektromagnet deaktiviert wird.
Im folgenden wird angenommen, daß die in dem reversiblen Zähler CU anfangs gespeicherte Zahl Null ist. Es fließt daher kein Strom durch die Diode D 2, und die Spannung V₂ ist Null. Andererseits wird eine Spannung Vi an der Diode D1 erzeugt, wie sich aus der Gleichung (1) ergibt. Da die Spannung V₂ kleiner als die Spannung Vi ist, sind die Transistoren Q 2 und Q 1 in der Vergleichsschaltung leitend, während die Transistoren Q 3 und Q 4 nicht leitend sind. Demzufolge liegt die Kollektorspannung des Transistors Qi auf einem hohen Wert H und die Kollektorspannung des Transistors ζ) 4 auf einem niedrigen Wert L Das UND-Glied C2, das an den Transistor Qi angeschlossen ist, wird freigegeben und das andere UND-Glied G 1 gesperrt.
Die vom Impulsgenerator PG erzeugten Impulse werden somit über das UND-Glied G2 an den Eingangsanschluß F des Zählers CU zur schrittweisen Betätigung des Zählers in Vorwärts-Richtung angelegt. Da der Zählerstand des Zählers dadurch erhöht wird, vergrößern sich der durch die Diode D 2 fließende Strom /sowie die Spannung V₂. Wenn die Spannung V₂ auf einen Wert ansteigt, der gleich der Spannung Vi ist, leiten die Transistoren Q 3 und Q4 und geben das UND-Glied G 1 frei; auf diese Weise können nachfolgend erzeugte Impulse ebenfalls an den Eingangsan-

Schluß B des Zählers CU angelegt werden. Somit werden die Impulse gleichzeitig an beide Eingänge B und F des Zählers CU angelegt, so daß der Zähler aufhört, zu zählen. Wenn die Objekthelligkeit anschließend abfällt, wodurch die Spannung Vi auf einen Wert reduziert wird, der kleiner als die Spannung V₂ ist, werden die Transistoren Ql und Ql gesperrt, und die Transistoren Q 3 und Q 4 verbleiben im leitenden Zustand, wodurch das UND-Glied Gi im leitenden Zustand verbleibt und das UND-Glied Gl gespciri

wird.

Die nächsten Impulse des Generators PG wcrder daher nur an den Eingangsanschluß B des Zähler! angelegt, um den Zähler in Rückwärts-Richtunf schrittweise zu betätigen. Der Zähler zählt in diesel Richtung so lange, bis die Spannung V₂ gleich de Spannung Vi ist.

Wenn die Spannungsdifferenz V₂- Vi zwischen dei Eingangsspannungen Vi und V₂ der Vergleichsschaltuni größer als Null, d. h. positiv ist, werden die Impulse de

ho Impulsgenerators nur an den Eingangsanschluß S de Zählers CUzur Zählung des Zählers in Rückwärts-Rieh tung angelegt. Wenn demgegenüber die Spannungsdil ferenz V₃- Vi kleiner als Null, d.h. negativ ist, werde die Impulse: nur an den Eingangsanschluß Fdes Zählet (15 angelegt, um ihn schrittweise in Vorwärts-Richtung z zählen.

Der Zählerstand n, der im Zähler gespeichert is wenn die Differenz V₂-Vi gleich Null ist, kan

Errechnet werden, wenn in den Gleichungen (1) und (2) Vi = V₂ gesetzt wird; es ergibt sich folgende Beziehung:

K₁ log ß - K₃ log η = K₄ - K₂. (3)

Wenn die Schaltungskonstanten der Bedingung K₁ = K₃ genügen, dann ist

log Bin = (K₄ - K₂)IK₁ ,
oder (4)

Bin = K₅,

Der Zählerstand η des Zählers ist damit der Objekthelligkeit proportional. Wenn der Wert η des Zählers über den Decoder DEC von der Anzeige wiedergegeben wird, wird somit eine Anzeige des Belichtungsfaktors, beispielsweise der Verschlußgeschwindigkeit, geliefert.

Im folgenden wird beschrieben, wie die Verschlußgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit dem Zählerstand η des Zählers automatisch gesteuert wird. Die nicht dargestellte Einrichtung zur öffnung des Kameraverschlusses wird in an sich bekannter Weise zur Aufnahme eines Objekts betätigt, welches eine Helligkeit B besitzt. An dem Zeitpunkt, an dem sich der nicht dargestellte Verschluß öffnet, um den Film in der Kamera zu belichten, wird der Schalter S betätigt, damit der Kollektorstrom I_c des Transistors Q 5 eine Aufladung des Kondensators C beginnt. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die Transistoren Q6 bzw. Q 7 des Schmitt-Triggers im gesperrten bzw. leitenden Zustand, so daß der Elektromagnet Mg erregt wird, um den Verschluß offen zu halten. Wenn die Spannung am Kondensator C die Schwellenspannung des Schmitt-Triggers erreicht, wird der Transistor Q 6 leitend und der Transistor Q 7 nichtleitend, wodurch die Stromzuführung zum Elektromagneten Mg getrennt wird und sich der Verschluß schließen kann. Die Zeit, die zur Aufladung des Kondensators C auf die Schwellenspannung des Schmitt-Triggers benötigt wird, entspricht der Belichtungszeit. Wie bereits oben dargelegt wurde, ist der Kollektorstrom Ic des Transistors Q 5 gleich dem Strom /. der durch die Diode D 2 fließt. Dieser Strom / ist dem Zählerstand /? des Zählers proportional; der Zählerstand η ist seinerseits der Objekthelligkeit B proportional, wie es aus Gleichung (4) hervorgeht. Die Zeit, die zur Aufladung des Kondensators C auf die Schwellenspannung benötigt wird, ist dem Ladestrom Ic umgekehrt proportional, so daß die Belichtungszeit der Objekthelligkcit B umgekehrt proportional ist. Die Belichtungszeit, d.h. die Verschlußgeschwindigkeit, wird automatisch gesteuert, um auch bei Änderungen der Helligkeit des zu fotografierenden Objekts eine günstige Filmbelichtung zu liefern.

Bei der oben beschriebenen Anordnung wird der im (.0 ZHhler gespeicherte Zählerstand nur dünn geändert, wenn sich eine Differenz zwischen den Spannungen Vi und V₂ ergibt, die das Ergebnis von Objekt-Helligkcitsänderungen sein kann. Der Zählerstand des Zählers wird nur in dem Umfang geändert, der erforderlich ist, um V₂ gleich der Spannung Vi zu erhalten. Die Helligkeits- bzw. Uchtmessung weist somit gegenüber den herkömmlichen Systemen, bei denen ein Zähler periodisch auf Null zurückgestellt wird, eine wesentlich verbesserte Ansprechgeschwindigkeit auf.

In Fig.2 ist eine weitere Ausführungsform einer Schaltung zur Helligkeitsmessung dargestellt, die in einer Vorrichtung zur automatischen Belichtungssteuerung verwendet ist; die Vorrichtung zur automatischen Belichtungssteuerung kann wirksam in sogenannten TTL-Kameras, d. h. Kameras, bei denen die Belichtungsmessung durch das Objektiv erfolgt, verwendet werden. Bei derartigen Kameras wird ein fotoelektrischer Wandler, beispielsweise eine CdS-ZeIIe oder dgl, die im optischen Strahlengang der Kamera hinter dem Aufnahmeobjektiv angeordnet ist, vor dem öffnen des Verschlusses aus dem Strahlengang entfernt. Entsprechend weist diese Anordnung eine Speicherschaltung zum zeitweiligen Speichern eines Signals auf, das der Objekthelligkeit entspricht.

RtI ist ein fotoelektrischer Wandler, der sich hinter dem Aufnahmeobjektiv einer einäugigen Spiegelreflexkamera befindet. Eine Diode DIl ist mit einer Speisequelle E und dem fotoelektrischen Wandler R11 in Reihe geschaltet. R 12 ist ein einstellbarer Widerstand, dessen Widerstandswert in Übereinstimmung mit der Einstellung der öffnung des Objektivs und der Empfindlichkeit des benutzten Films eingestellt wird. Eine Diode D13 liegt in Reihe zu dem einstellbaren Widerstand R 12.

Die Dioden DH und D13, der fotoelektrische Wandler fill und der einstellbare Widerstand R12 bilden zusammen eine Brückenschaltung zwischen dem positiven und negativen Anschluß der Speisequelle E. Die Ausgangsanschlüsse der Brückenschaltung, d. h. die Verbindung zwischen All und DIl sowie die Verbindung zwischen R 12 und D13, sind an zugeordnete Eingangsanschlüsse eines ersten Differenzverstärkers angeschlossen, der durch Transistoren Q18 und Q19 gebildet ist.

Die beschriebene Schaltung bildet eine fotoclektrische Wandlerschaltung zur Erzeugung eines der Objekthelligkeit entsprechenden Analogsignals. Durch Auswahl des Wertes des einstellbaren Widerstands R 12 kann die Ausgangsspannung Vr des ersten Differenzverstärkers in nachstehender Weise wiedergegeben werden;

V₁' = K₆ log (BSIA²) + K₇,

wobei ß die Objekthelligkeit, S die ASA-Filmempfindlichkeit, A die Lichtstärke des Objektivs und K₆ und Ki Konstanten sind.

Ein erster Impulsgenerator PC 1 erzeugt mit vorbestimmter Frequenz Impulse, die über einen Schalter Sl, UND-Glieder G 11 und G 12 und über eir ODER-Glied G13 an einen Zähler CU angelegt werden. Der Schalter Sl, der normalerweise geschlos sen ist, kann geöffnet werden, kurz bevor beispielsweis* ein Spiegel durch ein Glied zur Steuerung des Spiegel! einer einäugigen Spiegelreflexkamera in eine Stellunj bewegt wird, in der der Spiegel das auf dci fotoelektrischcn Wandler RM einfallende Licht de Aufnahmefeldes aufnimmt.

Der Zähler CU ist ein Vorwärts-Rückwärts-Zählei ähnlich wie der Zähler CU der ersten Ausführungsforn und weist binär zählende Stufen mit Flip-Flops CA, Ci CC und CD auf. Zur Erzeugung von Impulsen in vorbestimmter Frequenz ist ein zweiter Impulsgcncn tor PG 2 vorgesehen.

Ein Schalter S2, der Impulse vom ImpulsgcneruU PG 2 zum ODER-Glied G 13 anlegen kann, arbeitet

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der gleichen Weise wie der Schalter S in Fig. 1, d. h., dieser Schalter ist normalerweise geöffnet und kann aufgrund der öffnung des Kameraverschlusses geschlossen werden. Wenn somit der Verschluß geöffnet wird, d. h., wenn die Belichtung des Filmes beginnt, werden vom Impulsgenerator PG 2 erzeugte Impulse über das ODER-Glied G 13 an den Eingangsanschluß B des Zählers CU angelegt. Ein Ausgangsanschluß jedes Flip-Flops CA, CB, CC und CD des Zählers ist über entsprechende Widerstände R_A, Rb, /?cund /?oan eine ι ο Diode D12 angeschlossen. Die Verbindung zwischen diesen Widerständen und der Diode D12 stellt einen Eingang an einem zweiten Differenzverstärker dar, der von Transistoren <?20 und <?21 gebildet ist. Der andere Eingang des zweiten Differenzverstärkers ist an die Verbindung zwischen einem festen Widerstand R 13 und einer Diode D14 angeschaltet. Der Differenzverstärker stellt einen Digital-Analog-Wandler zur Erzeugung eines Analogsignals dar, der den Zählerstand im Zähler CLJ wiedergibt. Der durch die Diode D12 fließende Strom ist daher dem Zählerstand η im Zähler proportional. Der Ausgang V₂' des zweiten Differenzverstärkers ist zur Spannung an der Diode D12 gegenphasig und kann folgendermaßen ausgedrückt werden:

/₂' = - K₈ log π + K₉,

(6)

wobei Ks und K9 Konstanten sind.

Die Ausgangssignale VY des zweiten Differenzverstärkers und der Ausgang VY des ersten Differenzverstärkers werden in einer Vergleichsschaltung miteinander verglichen, die einen aus Transistoren QIl, Q12, Q13 und Q14 bestehenden Differenzverstärker aufweist. Die an den beiden Ausgängen der Vergleichsschaltung erzeugten Ausgangssignale werden an die UND-Glieder GIl bzw. G 12 angelegt.

Die vorstehend beschriebene Schaltung bildet den Teil der Belichtungssteuerung, der die Helligkeit bzw. das Licht mißt.

Die Schaltung zur Belichtungssteuerung gemäß dieser Ausführungsform weist ein UND-Glied G14 auf, dessen Eingänge an die zugeordneten Ausgangsanschlüsse der Flip-Flops CA, CB₁ CC und CD angeschlossen sind, während sein Ausgang über einen festen Widerstand R 14 mit der Basis eines Transistors Q 22 verbunden ist. An den Kollektor des Transistors C 22 ist ein Elektromagnet Mg angeschlossen. Der Elektromagnet Mg entspricht dem Elektromagneten Mg der ersten Ausführungsform und ist derart ausgelegt, daß bei seiner Erregung ein Schließen des Verschlusses verhindert wird, während der Verschluß bei einer Abschaltung des Magneten Mg den Schließvorgang beginnen kann.

Zusätzliche UND-Glieder G 15, G 16 und C 17 sind mit ihren Eingängen an die Ausgänge der Flip-Flops angeschlossen; die Ausgange dieser UND-Glieder sind mit zugeordneten Lampen L 1, L 2 und L 3 zur Anzeige der VcrschluDgcschwindigkeit verbunden. Diese Lampen L 1, L2 und L3, deren zugeordnete UND-Glieder (.0 G 15, G 16 und C 17 sowie eine Lampe L 4, welche direkt an den Ausgangsanschluß des Flip-Flops CD angeschlossen ist, zeigen den jeweiligen Ziililerstimd des Zählers an.

Wenn der im Ziihlcr CLI gespeicherte Zählerstand I (.5 ist, so ist nur die Lampe /. I eingeschaltet, während die linderen Lumpen ausgeschaltet sind. Wenn der Zählerstand 2 oder .3 ist, ist nur die Lumpe Λ 2 eingeschaltet·, bei Zählerständen von 4, 5, 6 oder 7 ist nur die Lampe L 3 eingeschaltet. Wenn der Zählerstand 8 oder größer ist, ist nur die Lampe L 4 eingeschaltet. Allgemein gesagt, bedeutet dies, daß jede Lampe Ln eingeschaltet ist, wenn der Wert des Zählers im Bereich zwischen 2"-' und (2ⁿ-l) liegt.

Die Impulsgeneratoren PGX, PG 2, die UND-Glieder G 11, G 12, G 14, G 15, G 16, G 17, die ODER-Glieder G 13 und der Zähler CU werden von der Spannungsquelle Egespeist.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der in Fig.2 gezeigten Ausführungsform beschrieben. Der erste und zweite Differenzverstärker, die Vergleichsschaltung, die Impulsgeneratoren PGl und PG2, die UND-Glieder GIl, G12 sowie der Zähler CU arbeiten ähnlich den entsprechenden Schaltungen bei der ersten Ausführungsform; demnach zählt der Zähler CU in Vorwärtsoder Rückwärts-Richtung bis die Eingangsspannung V₂' an der Vergleichsschaltung gleich der Eingangsspannung Vi' ist.

Der im Zähler enthaltende Zählerstand kann errechnet werden, wenn die Eingangsspannungen VV und V₂' gleich sind, indem in den Gleichungen (5) und (6) Vr=V₂' gesetzt wird; es ergibt sich dann folgende Gleichung:

K₆ log (BSIA²) + K₈ log η = K₉-K₁. (7)

Wenn die Schaltungskonstanten derart festgelegt werden, daß sie die Beziehung K₆=Ks erfüllen, ergibt sich

log

nBS _ K₉- K₁ ~Λ^Γ" K~

wobei

nBSIA² = K₁₀,

Damit ist der Zählerstand η des Zählers der Objekthelligkeit B und der Filmempfindlichkeit S umgekehrt proportional und dem Quadrat der Lichtstärke des Objektivs direkt proportional. Der Zählerstand ist damit der für eine günstige Filmbelichtung erforderlichen Belichtungszeit proportional.

Eine sich auf den Zählerstand η beziehende Information wird von einer der Lampen L 1, L 2, L 3 und L 4 in der oben beschriebenen Weise angezeigt. Wird angenommen, daß jeder vom Zähler gezählte Impuls einer erforderlichen Belichtungszeit von 1 msec entspricht - diese weicht von der tatsächlichen Impulsperiode des Generators PG 1 ab - dann bedeuten das Einschalten der Lampe L 1 eine erforderliche Belichtungszeit von I msec, das Einschalten der Lampe Ll 2 msec, das Einschalten der Lampe L 3 4 msec und das Einschalten der Lampe Z. 4 K msec. Auf diese Weise verschiebt sich die Anzeige von Lampe zu Lampe, wem die Belichtungszeit verdoppelt wird.

Wenn der ΚηορΓ zur Betätigung des Verschlüsse· gedrückt wird, wird der Schalter .S¹I durch eir Spiegcl-Antriebsglied oder eine andere Einrichtung ii der einäugigen Spiegelreflexkamera geöffnet, so dal. eins Impulseingangssignal vom Impulsgenerator /'Gl unterbrochen und somit das Zählen unterbrochen wird

Der im Zähler CU gezählte Zählerstand ist der Belichtungszeit proportional, die für ein Objekt mit der an diesem Zeitpunkt gemessenen Helligkeit erforderlich ist.

Kurz nach dem öffnen des nicht gezeigten Verschlusses wird der Schalter S 2 geschlossen, damit Impulse vorbestimmter Frequenz vom Impulsgenerator PG 2 über das ODER-Glied G 13 an den Eingangsanschluß B des Zählers CU angelegt werden können; hierdurch wird der Zähler CUin Rückwärts-Richtung gezählt, so daß der Zählerstand mit der Zeit abnimmt. Wenn eine Impulszahl an den Anschluß B des Zählers angelegt wird, die dem vorher im Zähler enthaltenen Zählerstand η gleich ist, wird der Zählerstand im Zähler gleich Null.

Vor diesem Zeitpunkt lag der Ausgang des UND-Gliedes G 14 auf einem niedrigen Wert L, wodurch der Transistor Q 22 zur Erregung des Elektromagneten Mg Strom führte und hierdurch den Verschluß an seinem Schließen hinderte. Wenn jedoch der Zählerstand Null wird, nimmt der Ausgang des UND-Glieds G 14 einen hohen Wert an, der den Transistor Q 22 sperrt und damit die Stromzuführung zum Elektromagneten Mg unterbricht; dadurch kann sich der Verschluß schließen.

Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen weist die Vergleichsschaltung einen Differenzverstärker mit zwei Ausgängen auf. Bei einer dritten Ausführungsform, die in F i g. 3 dargestellt ist, kann ein Inverter INV mit einem Differenzverstärker verwendet werden, der einen einzigen Ausgang aufweist, um eine Vergleichsschaltung mit zwei Ausgängen zu bilden. Beide UND-Glieder G 21 und G 22 können nicht gleichzeitig geöffnet oder geschlossen werden, so daß die vom Zähler CU gezählte Impulszahl eine einen Impuls umfassende Unsicherheit enthält. Die daraus resultierende Beeinflussung kann jedoch durch die Konzipierung der Schaltung vernachlässigt werden. Transistoren (?21, Q 22, Q 23, Q 24 und Q 25 ergeben einen Differenzverstärker zum Vergleich des Ausgangssignals einer fotoelektrischen Wandlerschaltung aus dein Wandler /?21 und Diode D 21 mit dem Ausgangssignal eines Digital-Analog-Wandlers, gebildet durch die Diode D 22 und die Widerstände Ra, Rb, Rcund Rd- Der Eingang des Inverters /Λ/Vist an den einzigen Ausgangsanschluß des Differenzverstärkers zur Erzeugung eines zweiten Ausgangssignals angeschlossen, das gegenüber dem ersten Ausgangssignal oder dem am Ausgangsanschluß des Differenzverstärkers erzeugten Differenzsignal gegenphasig ist.

Das erste und zweite Ausgangssignal werden an die UND-Glieder G21 bzw. G22 zur Steuerung des Zählers CU angelegt, damit dieser Zähler im wesentlichen in der oben unter Bezugnahme auf die erste und zweite Ausführungsform beschriebenen Weise gesteuert wird. Eine Diode D 23 und Transistoren Q 26 bis C 28 entsprechen der Diode D 3 bzw. den Transistoren Q 5 bis Q 7 der in F i g. 1 dargestellten Alisführungsform und werden praktisch in gleicher Weise angesteuert.

In einer in Fig.4 dargestellten vierten Ausführungsform steuern zwei Ausgänge der Vergleichsschaltung zugeordnete Impulsgcncratoien an. Transistoren Q3\, (>o Q 32, Q 33 und C? 314 ergeben eine Vergleichsschaltung in Form eines Differen/.vcrslilrkors zum Vergleich der Ausgangssignalc der fotoelektrischen Wandlerschal-Uing, bestehend ims dem Wandler R 31 und der Diode /.>3I, und einem Digital-Analog-Wandler, bestehend (>s aus eier Diode D 32 und den Widerstünden Ra, Rh, R₁ und W/> Die Impulsgcneniloren PG31 und /'G 32 erzeugen Impulse bei Vorliegen eines besonderen Steuersignals; die Steueranschlüsse der Impulsgeneratoren sind an die zugeordneten Ausgangsanschlüsse der Vergleichsschaltung angeschlossen, so daß die Impulsgeneratoren in der Weise Impulse an den Zähler anlegen, wie es unter Bezugnahme auf die vorherigen Ausführungsformen beschrieben wurde.

Die Vergleichsschaltung gemäß Fig.4 weist einen Differenzverstärker mit zwei Ausgängen auf, die an Impulsgeneratoren PG 31 bzw. PG 32 angeschlossen sind. Wie sich aus F i g. 5 ergibt, kann die Vergleicherschaltung zwei Differenzverstärker mit einem einzigen Ausgangsanschluß umfassen, der an den Steueranschluß des ersten Impulsgenerators PG 41 und an den Eingangsanschluß eines Inverters INV angeschlossen ist, dessen Ausgangsanschluß mit dem Steueranschluß eines zweiten Impulsgenerators PG 42 verbunden ist. Es ist zu beachten, daß hier eine einen Impuls umfassende Unsicherheit bei der Impulszählung durch den reversiblen Zähler CU beibehalten wird, wie dies bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform erläutert wurde. Eine fotoelektrische Wandlerschaltung mit einem Wandler R 41 und einer Diode D 41 liefert ein Eingangssignal an den Differenzverstärker. Ein Digital-Analog-Wandler weist Widerstände Ra, Rb, Rc und Rd sowie eine Diode £>43 auf und liefert das andere Eingangssignal. Die Diode D43 und Transistoren Q 46 bis Q 48 entsprechen der Diode D 3 und den Transistoren Q5 bis Ql in der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform und arbeiten in ähnlicher Weise.

Die Vorrichtung zur Licht- bzw. Helligkeitsmessung wurde in Verbindung mit Steuerschaltungen für einen elektrischen Verschluß als automatische Verschlußsteuerung von Kameras beschrieben; die Meßvorrichtungen können auch als unabhängige oder mit einer Kamera verbundene Belichtungsmesser verwendet werden. Beispielsweise können bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 die Teile, die die Verschlußsteuerung betreffen, d. h. die Elemente 51, PG 2, S2, G 13. G 14, R 14, Q 22 und Mg, weggelassen werden und der Widerstand R 12 kann derart gewählt werden, daß er in Übereinstimmung mit den verschiedenen Belichtungsfaktoren, beispielsweise der Filmgeschwindigkeit und der Blendeneinstellung, aufgrund geeigneter Einrichtungen einstellbar ist.

Ferner kann die Meßvorrichtung mit einer separaten, bekannten Steuerung Für die Objektivöffnung eingesetzt werden. Schließlich ist die Verwendung eines fotoelektromotorischen Elements, beispielsweise einer Fotodiode, anstelle eines fotoleitenden Elements möglich; anstelle von Transistoren können auch Feldeffekttransistoren oder Thyristoren verwendet werden.

Anstelle des beschriebenen reversiblen 4-Bit-Binär· Zählers können Binärzähler mit größerer Bitkapazität Dezimalzähler und andere Zähler verwendet werden.

Die Eingangsimpedanz der Vergleichsschaltung, d. h der an die Verbindung zwischen R1 und D1 angeschlossenen Schaltung, kann beispielsweise durcl Verwendung von Feldeffekttransistoren am Eing;uij der Vergleichsschaltung derart erhöht werden, daß d'n Genauigkeit von V| verbessert wird.

Gemäß F i g. 1 werden die UND-Glieder G 1 und G '. selektiv durch die Vergleichsschaltung zum Anlege! von Impulsen an den Zähler ClI geöffnet, bis der in Zähler gezählte Zählerstand der Objckthclligkei proportional ist. Demzufolge kann ein Meßfehler si lange auftreten, bis der Wert der Spannung Vi, die sie im Verhältnis der Obj'ckthelligkeit ändert, genau crfali ist.

Der Strom L\ durch die Diode Di und die an der Diode erzeugte Spannung V\ stehen in lolgender Beziehung:

wobei k die Boltzmann-Konstante, Tdie Absoluttemperatur, q die elektrische Ladung und Is der Sperrsättigungsstrom der Diode sind.

Wenn die Eingangsimpedanz der Vergleichsschaltung niedrig ist, wird der Basisstrom des Transistors Q 2 der Vergleichsschaltung größer als der Strom durch die

Diode D1 sein, so daß die Spannung V, niedriger ist als sie in dem Fall wäre, in dem die Verbindung der Diode D1 mit dem fotoelektrischen Wandler R 1 nicht an den Eingang der Vergleichsschaltung angeschlossen wäre Wenn somit die Eingangsimpedanz der Vergleichsschaltung erhöht wird, nehmen der durch die Diode Di fließende Strom sowie die Spannung Vi zu.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen wird eir erstes Analogsignal erzeugt, das der Objekthelligkeii umgekehrt proportional ist, sowie ein weiteres Analog signal, das dem Logarithmus der Objektheiligkeil proportional ist, wodurch der Aufbau der Verschluß steuerung vereinfacht werden kann.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Ιλ Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Messung der Objekthelligkeit und Steuern der Belichtung in einer Kamera mit einem fotoelektrischen Wandler, der ein die auftretende Objekthelligkeit angebendes erstes Analogsignal erzeugt, einem Zähler, einem Digital-Analog-Wandler zum Erzeugen eines den Zählerstand des Zählers angebenden zweiten Analogsignals und einer Einrichtung zum schrittweisen Weiterzählen des Zählers, wenn eine Differenz zwischen erstem und zweitem Analogsignal auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (CU) ein Vorwärts-Rückwärts-Zähler ist, und daß die Einrichtung einen Differenzverstärker (Q 1 bis C? 4) aufweist, der über zwei Steuergatter (G 1, G2) mit dem Vorwärts-Rückwärtszähler (CU) verbunden ist, so daß dieser in einer ersten Zählrichtung weiterzählt, wenn die Differenz größer als ein bestimmter Wert ist, und in einer umgekehrten Zählrichtung weiterzählt, wenn die Differenz kleiner als der bestimmte Wert ist, bis das erste und zweite Analogsignal einander entsprechen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verschlußsteuereinrichtung (Si, PG 2,S2,G13,G 14,/? 14,Q22,MG;der Kameraeinen ersten Schalter (Sl) zum Unterbrechen des Weiterzählens des Vorwärts-Rückwärts-Zähiers (CU) beim öffnen des Kameraverschlusses, eine zweite Einrichtung (PG 2, S 2, G 13) zum fortlaufenden Zählen des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (CU) in der umgekehrten Richtung nach der Unterbrechung und eine dritte Einrichtung (Mg, G14) aufweist, mit der das Schließen des Kameraver-Schlusses unterbindbar ist, bis ein bestimmter Zählerstand erreicht ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung (PG 2, S 2, G 13) einen Impulsgenerator (PG2) und einen auf das Öffnen des Verschlußauslösers ansprechenden zweiten Schalter (S2) aufweist, mit dem Impulse an den Vorwärts-Rückwärts-Zähler (CU) gebbar sind, und daß die dritte Einrichtung (Mg, G14) einen Elektromagneten (Mg) zum Halten des Kameraver-Schlusses in seinem offenen Zustand bei erregtem Elektromagneten und ein Gatter (G 14) zum Erregen des Elektromagneten bis zum Erreichen des bestimmten Zählerstandes aufweist.

50 faktor anzuzeigen. Derartige Amperemeter können eicht durch Stöße beschädigt werden und müssen vergleichsweise groß sein, um gute Anspreche.gen-