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Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Regelung der
Belichtungszeit
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Regelung der Belichtungszeit mittels eines von einer Photozelle gesteuerten Transistors.
Bei Photokameras mit selbsttätiger Regelung der Belichtungszeit wird durch den elektrischen Strom der Photozelle mittels eines Galvanometers entweder die Irisblende des Objektivs oder ein anderes Organ zur Regelung der Belichtungszeit eingestellt.
Bei manchen bekannten EinrichtungendieserArtregeltderAusschlagdesGalvanometerzeigers indirekt die Öffnungsdauer des Verschlusses. Eine derartige für einen Schlitzverschluss angepasste Einrichtung betätigt beim Anlauf der ersten Jalousie eine Verzogerungsvorrichtung, die dann einen elektrischen Kontakt bis zum Zeiger des Galvanometers ausschwingt. In diesem Augenblick schaltet der elektrische Strom das die zweite Jalousie des Verschlusses betätigende Relais ein, wodurch der Verschluss geschlossen wird.
Damit die selbsttätige Regelung der Belichtungszeit nicht von der Leistung der Photozelle abhängig sei, wird manchmal eine Hilfsenergiequelle verwendet, die durch die Messvorrichtung infolge der elek- trodynamischen Wirkung eingeschaltet wird. Diese Einschaltung erfolgt mittels mechanischer, elektrischer, elektromotorischer, photoelektrischer, pneumatischer oder hydraulischer Organe. Die Messvorrichtungen aller dieser bekannten Einrichtungen werden durch den Strom einer Photozelle betätigt, der verhältnismässig geringe Werte (höchstens 0, 1) mA) aufweist, was die Ursache von häufigen Betriebsstörungen darstellt, auch in dem Falle, wenn dieser Strom durch einen Transistorverstärker verstärkt wird.
Bei andern bekannten Vorrichtungen dieser Art legt ein Elektromagnet die Jalousien des Verschlusses für eine gleichmässige Bewegung frei, wodurch eine aus parallelgeschalteten Kondensatoren gebildete elektrische Verzögerungsvorrichtung eingeschaltet wird. Diese Kondensatoren bestimmen dann die rich- tige Belichtungszeit mittels eines durch den Strom der Photozelle gesteuerten Relais (USA-Patentschrift
Nr. 2, 179, 717).
Zum Messen der Belichtungsdauer ist auch ein sogenannter"Integrationsbelichtungsmesser"bekannt, bei welchem der Strom aus einer Photozelle und einem kleinen Akkumulator einen elektrischen Konden- sator während einer Zeit ladet oder entladet, die das Produkt der Intensität und Belichtungszeit darstellt (The British Journal of Photography [ 1938], S. 89 ; Process Engraver's Monthly, January 1938).
Es ist auch eine Einrichtung bekannt, bei der zur Bestimmung der richtigen Belichtung ein Messgerät benützt wird, welches den durch einen Transistorverstärker verstärkten Photostrom anzeigt (franz. Patent- schrift Nr. 1.145. 405). Diese Einrichtung wird grösstenteils im Verschlussraum angebracht, sie ermöglicht aber keineswegs eine automatische Regelung des Verschlusses.
Ferner sind photographische Verschlüsse mit einer Verzögerungsvorrichtung bekannt, die aus einem in den Stromkreis einer stabilisierten Gleichspannung geschalteten elektronischen Zeitschalter besteht, wobei die Öffnungsdauer der Verschlusssektoren durch die Änderung der Ladungs- oder Entladungsdauer des elektrischen Kondensators geregelt wird (brit. Patentschrift Nr. 488, 499). Eine solche Einrichtung wurde jedoch zur selbsttätigen Regelung der Belichtungszeit bei Photokameras mittels einer Photozelle nicht ver- wendet.
Zur selbsttätigen Regelung der Belichtungszeit dient auch ein Photogerät, bei welchem ein Stark- stromkreis mit einem lichtempfindlichen Steuerorganderartgeschaltetwird, dassderphotographische Ver-
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schluss bei einer im vorhinein eingestellten Strahlungsänderung selbsttätig geöffnet wird, z. B. in Abhän- gigkeit von der Belichtung und dem Intervall einer Zeitsteuerungsvorrichtung einer Blitzlichtquelle (brit.
Patentschrift Nr. 807,451). Die bekannte Anordnung erfordert jedoch ein höchst kompliziertes photoelek- trisches Steuerorgan und ist ausserdem nur für besondere Zwecke, insbesondere für Flugaufnahmen bei i Nacht, geeignet.
Diese bekannten und in der Fertigung teuren Vorrichtungen ermöglichen keine vollautomatische Re- gelung der Belichtungszeit in Abhängigkeit von der Intensität der Beleuchtung des jeweilig aufzunehmenden-
Objektes.
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Regelung der Belichtungszeit mittels eines von einer Photozelle gesteuerten Transistors, bei welcher die erwähnten Nachteile dadurch beseitigt sind, dass im Kollektorkreis des Transistors eine Glimmlampe in Serie mit der den Verschluss betätigenden
Schalteinrichtung und ein Kondensator liegen, wobei der Kondensator beim Öffnen des Verschlusses über
Kontakte aus einer Batterie über den Transistor bis zur Zündspannung der Glimmlampe aufgeladen und nach
Einleitung der Schliessbewegung des Verschlusses wieder vollständig entladen wird.
Die Zeichnung stellt in den Fig. 1-6 mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.
Fig. l zeigt das Schema der photoelektrischen Einrichtung mit einem Zeitschalter, Fig. 2 ein Dia- gramm, das die Abhängigkeit des elektrischen Stromes von der Beleuchtung einerSelenzelle veranschau- licht, Fig. 3 ein Diagramm, das die Abhängigkeit des elektrischen Stromes vom Widerstand des Ausgangs- stromkreises eines Transistors darstellt, Fig. 4 ist das Schaltbild einer Ausführung des Zeitschalters, in des- sen Stromkreis elektromagnetische Organe zur Schliessung der Sektoren des photographischen Objektiv- verschlusses geschaltet sind, Fig. 5 zeigt das Schaltbild einer andern Ausführungsart des Zeitschalters mit einem Objektivverschluss, dessen Sektoren elektromagnetisch geöffnet werden und Fig.
6 ist ein Schaltbild der dritten Ausführungsweise des Zeitschalters mit einem Objektivverschluss und elektromagnetischen Or- ganen zum Öffnen und Schliessen der Sektoren.
Zeitschalter bestehen einerseits aus elektrischen Gliedern zur eigentlichen Regelung und anderseits aus einem Schaltorgan. Für Zeitmessungen wird üblicherweise ein RC-Zeitstromkreis verwendet, in wel- chem der Kondensator über einen ohmschen Widerstand geladen oder entladen wird. Wenn der Konden- sator mit dem Widerstand seriengeschaltet und an eine Gleichstromquelle angeschlossen ist, geht seine
Aufladung nach der folgenden Formel vor sich :
EMI2.1
Es bedeutet : Vo = Gleichspannung, R = ohmscher Widerstand, C = Kapazität des Kondensators, t = Zeit.
Um die durch einen niedrigeren Gradienten des Spannungsverlaufes hervorgerufene geringere Genauigkeit zu erhöhen, wird eine Glimmlampe verwendet. Bei Zeitschaltern ohne Verstärkung der Steuerenergie wäre ein hochempfindliches Relais erforderlich und es wird deshalb deren Schaltung im Anodenkreis einer
EMI2.2
det.
In dem in Fig. 1 dargestellten schematischen Stromkreis ist ein Transistor 2 mit geerdetem Emitter bzw. Kollektor geschaltet. Für den gegebenen Zweck kann natürlich auch eine andersartige Schaltung gewählt werden. Die Photozelle 1 ist an die Basis des Transistors 2 angeschlossen. Eine elektrische Batterie 3 liefert Spannung an den Emitter und Kollektor des Transistors 2 über einenohmschenSchutzwider- stand 5. Der Zeitstromkreis RC wird von einem veränderlichen ohmschen Widerstand 4, dem ohmschen Widerstand 5, dem Innenwiderstand des Transistors 2 und der Kapazität des elektrischen Kondensators 6 gebildet. Parallel zum Kondensator 6 ist eine Glimmlampe 7 und ein Relais 8 geschaltet.
Wenn ein Lichtstrahlenbündel auf die Photozelle 1 fällt, beginnt sich der Kondensator 6 zu laden.
Die zum Aufladen des Kondensators 6 auf eine bestimmte Spannung Vc erforderliche Zeit hängt von dem Wert R der ohmschen Widerstände 5 und 4 und vom inneren Widerstand zwischen dem Emitter und Kollektor des Transistors 2 ab. Dieser Innenwiderstand des Transistors 2 wird von dem elektrischen Strom der Photozelle 1 beeinflusst, der von der Intensität des auffallenden Lichtflusses abhängig ist. Die Photozelle 1 kann von beliebiger Beschaffenheit sein, z. B. eine Sperrschichtzelle oder eine Germanium-Photozelle mit einer entsprechenden Energiequelle.
Der Ausgangsstrom des Transistors 2 bzw. der Innenwiderstand ist vom Wert des Eingangsstromes abhängig. Es wird also die Stromcharakteristik der Photozelle 1, d. h. die Abhängigkeit des Stromes von der
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Beleuchtung ausgenützt. Die Charakteristik mancher Photozellen ist völlig linear, insbesondere bei ge- ringen Belastungswiderständen, wie in dem in Fig. 2 dargestellten Diagramm veranschaulicht ist. Der Ar- beitspunkt des Transistors 2 ist gleichfalls derart eingestellt, dass man im Bereich seiner Ausnützung Y im linearen Teil der Charakteristik z. B. IC = f (IB) bei UCE = konst. arbeitet, wie aus dem Diagramm in I Fig. 3 hervorgeht.
Wenn sowohl die Charakteristik des Transistors 2 als auch die Abhängigkeit des Stromes von der Beleuchtung der Photozelle 1 linear sind, hängt auch der Ladestrom des elektrischen Kondensa- tors 6 von der Beleuchtung der Photozelle linear ab.
Bei der Einrichtung gemäss Fig. 4 sind die Kontakte 9 und 10, welche den Strom einer elektrischen
Batterie 11 in den Stromkreis einschalten, bei der Anfangsbewegung der Sektoren des sich öffnenden Ob- jektivverschlusses der Photokamera geschlossen. In der Endlage ist der die Verschlusssektoren öffnende und schliessende Spannhebel 12 durch zweiarmige Hebel 13 und 14 verriegelt, so dass der Verschluss zur Gänze offen bleibt. Durch Änderungen des elektrischen Stromes aus der Photozelle 15, auf die Lichtstrahlen aus dem Raum des Aufnahmegegenstandes fallen, wird der ohmsche Widerstand des Transistors 16 gesteuert.
Der Strom aus der Batterie 11 fliesst über den veränderlichen Widerstand 17, dessen Schleifer mit der Iris- blende des Objektivs gekuppelt ist und ladet einen der elektrischen Kondensatoren 18,19 oder 20 auf. Der
Wert des veränderlichen Widerstandes 17 wird derart gewählt, dass der Einfluss der Abblendung des Objek- tivs der Photokamera korrigiert wird. Sobald die Kondensatorspannung die Zündspannung der Glimmlampe
21 erreicht, wird dieselbe gezündet, worauf der Strom durch die Spule des Relais 22 fliesst, dessen Anker die Schalter 23 und 24 schliesst. Durch Schliessung des Schalters 23 wird in den Stromkreis der Batterie 11 eine Spule des Elektromagneten 25 eingeschaltet, welcher den zweiarmigen Hebel 14 entriegelt. Da- durch werden die Verschlusssektoren des photographischen Gerätes geschlossen.
Durch gleichzeitige Schlie- ssung des Kontaktes des Schalters 24 wird der Kondensator über den ohmschen Widerstand 26 wieder ent- laden. Mit dem Schalter 27 kann in den Stromkreis des Zeitschalters einer der Kondensatoren 18, 19 oder
20 geschaltet werden, deren Kapazitäten derart gewählt sind, dass sie den betreffenden Empfindlichkeiten des verwendeten photographischen Materiales entsprechen.
Es ist selbstverständlich, dass in dem den Ladestrom eines der Kondensatoren 18,19 oder 20 regelnden elektrischen Stromkreis jede beliebige Photozelle, z. B. eine Sperrschicht-oder Vakuumzelle verwendet werden kann ; auch kann man anstatt des Transistors eine geeignete Elektronenröhre oder anstatt der
Glimmlampe eine besondere Schaltung mit einer Elektronenröhre oder einem Transistor verwenden.
Ausserdem kann der elektrische Stromkreis derart angeordnet werden, dass der entsprechende Kondensator am Anfang des Öffnens der Sektoren des Objektivverschlusses geladen ist. Seine Entladung kann wiederum durch einen in geeigneter Weise angeordneten elektrischen Stromkreis geregelt werden, ähnlich wie oben im Zusammenhang mit dem Ladeprinzip der Zeitschaltung beschrieben wurde.
Bei einer derartigen Ent- ladung des Kondensators wird der Objektivverschluss geschlossen. Das Öffnen des Verschlusses kann in ähnlicher Weise wie bei den bekannten Photogeräten oder auch mit einem in den Stromkreis des betref- fenden Elektromagneten geschalteten Druckknopf erfolgen.
Das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung, welches in Fig. 5 dargestellt ist, ist im Prinzip mit der Schaltung gemäss Fig. 1 identisch. Der Unterschied liegt darin, dass bei der anfäng- lichen Bewegung der sich öffnenden Sektoren des Verschlusses der Strom der Batterie 30 über die Kontakte 29 im Stromkreis des Zeitschalters und zugleich in der Spule des Elektromagneten 31 fliesst, wobei der auf einem Zapfen 33 drehbar gelagerte Anker 32 des Elektromagneten angezogen wird, wodurch mittels des Gliedes 34 der Spannhebel 35 am Objektivverschluss gesperrt wird, so dass die Verschlusssektoren in der Offenstellung bleiben.
Im Stromkreis einer Glimmlampe 36 liegt ein ohmscher Spannungsteiler 37, der beim Stromdurchgang einen Impuls für den Transistor 38 liefert, so dass die Spule des Elektromagneten 31 kurzgeschlossen wird. Dadurch fällt sein Anker 32 ab und der Verschluss wird geschlossen. Der Kontakt 39 wird durch den Verschlussmechanismus betätigt und dient zur Entladung des elektrischen Kondensators des Zeitschalters über den ohmschen Widerstand 40.
Je nach den Änderungen des elektrischen Stromes der Photozelle 41, auf welche Lichtstrahlen aus dem Aufnahmeraum fallen, richtet sich der ohmsche Innenwiderstand des Transistors 42. Der Stromkreis des Zeitschalters wird einerseits durch den Innenwiderstand des Transistors 42, anderseits durch den ver- änderlichen ohmschen Widerstand 43, dessen Schleifer mit der Irisblende des Objektivs gekoppelt ist, gebildet. Ferner ist in den Stromkreis des Zeitschalters einer der elektrischen Kondensatoren 46, 47 oder 48 geschaltet, die den betreffenden Empfindlichkeitsgraden des Filmmaterials entsprechen und die mittels des Umschalters 49 beliebig in den Stromkreis geschaltet werden können.
Das dritte, in Fig. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist für eine völlig selbsttätige Öff-
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nung und Schliessung der Sektoren des Objektivverschlusses mittels Elektromagneten eingerichtet. Durch Änderung des elektrischen Stromes der Photozelle 55 wird der ohmsche Innenwiderstand des Transistors 56 beeinflusst. Den Stromkreis des Zeitschalters bildet so wie in dem vorangehenden Ausführungsbeispiel der veränderliche ohmsche Widerstand 57, die Kapazität eines der elektrischen Kondensatoren 58, 59 und 60, die je nach der Empfindlichkeit des verwendeten photographischen Materiales in den Stromkreis durch den
Umschalter 61 nach Bedarf eingeschaltet werden können. In den Stromkreis ist ferner eine Batterie 62 und ein Momentdruckknopf 63 geschaltet.
An dem Objektivverschluss sind Elektromagnete 64 und 65 ange- ordnet, die abwechselnd bogenförmige Segmente 66 und 67 betätigen, welch letztere mit einem die Be- wegung der Sektoren des Objektivverschlusses steuernden Ring verbunden sind. Am Anfang der Bewegung der Sektoren werden die Kontakte 68 geschlossen, wodurch im Zeitstromkreis des Schalters Strom fliesst.
Der Objektivverschluss wird geöffnet und der entsprechende Kondensator beginnt sich gleichzeitig zu la- den. Bei Erreichung der Zündspannung der Glimmlampe 69 wird ein- Stromkreis geschlossen, in welchen das den Umschalter 71 betätigende Relais 70 geschaltet ist. Der Umschalter 71 unterbricht den durch die Spulen der Elektromagnete 64 und 65 fliessenden elektrischen Strom ; gegebenenfalls wird dieser Strom- kreis geschlossen, so dass die Segmente 66 und 67 in die ursprüngliche Lage gezogen werden, wodurch der Objektivverscbluss geschlossen wird. Die durch den Verschlussmechanismus betätigten Kontakte 68 werden geöffnet und die Kontakte 72 geschlossen, wodurch der Kondensator 58, 59 oder 60 über den ohmschen Widerstand 73 entladen wird.
Die in Fig. 5 dargestellte Ausführung der vorliegenden Erfindung kann mit Umschaltern 45, 53 und 54 versehen werden, so dass die Photozelle 41 abgeschaltet und ein ohmscher Spannungsteiler 50, 51 zur Steue- rung des Transistors 42 eingeschaltet wird und gleichzeitig kann man den veränderlichen Widerstand 43 ausser Tätigkeit setzen und anstatt dessen einen veränderlichen Widerstand 44 einschalten, der mit einem in der Zeichnung nicht gezeigten handbetätigten Knopf geregelt wird und der mit einer Skala der Belichtungszeiten des Kameraverschlusses versehen ist. Dadurch kann die selbsttätige Regelung der Belichtungszeit abgeschaltet werden, worauf mit dem Betätigungsknopf des veränderlichen Widerstandes die gewählte Belichtungsdauer eingestellt werden kann.
Ausserdem kann die Vorrichtung durch ein empfindliches Messgerät 74 vervollständigt werden, dessen Skala vorzugsweise zur direkten Ablesung der Belichtungszeiten eingerichtet ist und mittels eines Umschalters 75 abwechselnd eingeschaltet werden kann, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Durch die Einschaltung des Messgerätes 74 in den Stromkreis kann man vor der Anfertigung der Aufnahmen ihre Belichtungszeiten ermitteln. Die Vorrichtung arbeitet dann wie ein gewöhnlicher Belichtungsmesser ohne Anwendung der Automatik. Ein in Fig. 4 nicht dargestellter Kontakt des Schalters 75 schliesst in diesem Fall die Kontakte 9, 10 kurz.
Da alle elektrischen Bestandteile des Stromkreises sehr kleine Abmessungen aufweisen, kann die ganze Einrichtung zweckmässig in das Gehäuse des Photogerätes, gegebenenfalls in das Gehäuse des Objektivverschlusses an Stelle seiner mechanischen Verzögerungseinrichtung eingebaut werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Regelung der Belichtungszeit mittels eines von einer Photozelle gesteuerten Transistors, dadurch gekennzeichnet, dass im Kollektorkreis des Transistors (2 ; 16 ; 42 ; 56) eine Glimmlampe (7 ; 21 ; 36 ; 69) in Serie mit der den Verschluss betätigenden Schalteinrichtung (8 ; 22 ; 38 ; 31 ; 70) und ein Kondensator (6 ; 18 ; 46 ; 58) liegen, wobei der Kondensator beim Öffnendes Verschlusses über Kontakte (9 ; 10 ; 29 ; 68) aus einer Batterie (3 ; 11 ; 30 ; 62) Liber dentransistor bis zur Zündspannung der Glimmlampe aufgeladen und nach Einleitung der Schliessbewegung des Verschlusses wieder vollständig entladen wird.