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Automatischer Beleuchtungsregler
Es sind photoelektrische Belichtungsregler für Kameras jeglicher Art bekannt, bei denen die Beleuch- tungsstärke in der Filmebene entsprechend der auf einem Photoelement herrschenden Beleuchtungsstärke dadurch gesteuert wird, dass der von dem Photoelement abgegebene Strom einem empfindlichen Strom- messer zugeführt wird, dessen beweglicher Teil die Einstellung einer die Beleuchtung in der Filmebene regelnden Blende besorgt. Diese Anordnungen haben den Nachteil, dass infolge der Kleinheit der von dem
Photoelement abgegebenen Ströme nur sehr geringe Kräfte für das Einstellen der Blende zur Verfügung stehen, so dass diese leicht und leichtgängig ausgebildet sein muss. Ausser der dadurch bedingten grossen
Störanfälligkeit haben diese Anordnungen weiter noch den Nachteil, dass sie verhältnismässig unempfind- lich sind.
Ein bekannter Beleuchtungsregler ist für die Änderung der die Beleuchtung erzeugenden Lichtquelle gedacht. Ein entsprechend der Beleuchtungsstärke auf einem Photoelement ausschlagender Instrumenten- zeiger wird durch einen Fallbügel periodisch auf eine zweiteilige, in der Zeigerlaufbahn befindliche
Kontaktleiste, gedrückt. Je nachdem, ob der Zeiger dabei auf die eine Hälfte der Kontaktleiste auftrifft oder auf die andere oder auf einen nicht leitenden Zwischenraum zwischen den beiden Hälften, wird ein
Elektromotor in der einen oder andern Richtung bzw. überhaupt nicht gedreht.
Der Elektromotor verstellt bei seiner Drehung die Kontaktleiste derart, dass der nicht leitende Zwischenraum zwischen den beiden
Kontaktleistenhälften sukzessive näher an den Zeiger herandrückt, u. zw. so lange, bis der Zeiger auf den nichtleitenden Zwischenraum trifft und der Motor endgültig zur Ruhe kommt. Richtung und Ausmass der Motordrehung hängt somit von der Beleuchtungsstärke auf dem Photoelement ab.
Zur Regelung der die Beleuchtung erzeugenden Lichtquelle verschiebt der Elektromotor zusätzlich noch über eine Spindel ein Schaltorgan, das je nach seiner Stellung mehr oder weniger Kontakte schliesst und damit mehr oder weniger Beleuchtungslampen einschaltet. Diese Anordnung ist mechanisch ausseror- dentlich aufwendig ; sie arbeitet ferner auf Grund der schrittweisen Verstellung auch nur sehr langsam.
Diesen beiden vorbekannten Anordnungen ist gemeinsam, dass sie stets auf eine vorgegebene, kon- stante Beleuchtungsstärke einregeln. Weitergehende Aufgaben sind mit ihnen nicht zu lösen.
Es ist ferner eine Anordnung bekannt, bei der ein Photoelement zusammen mit einem an eine Be- zugspannung angeschlossenen festen Vergleichswiderstand die Eingangsschaltung bildet. Dabei werden die Photoelementspannung und die Spannung am Vergleichswiderstand durch je einen Zweig eines sym- metrisch aufgebauten Gegentaktgleichstromverstärkers verstärkt ; die Differenz der verstärkten Spannun- gen treibt über einen Elektromotor eine Lichtschwächungsvorrichtung vor dem Photoelement an, bis die genannte Differenz zu Null geworden ist. Gleichzeitig verstellt der Motor Einstellglieder der Beleuch- tungssteuerungsanlage, beispielsweise die Blende eines Photoapparates.
Bei dieser bekannten Anordnung wird die Spannung des Photoelementes direkt mit einer Vergleichs- spannung verglichen ; das ist insofern nachteilig, als die Leerlaufspannung eines Photoelementes von sei- ner Flächengrösse unabhängig ist. Je grösser also der Aussenwiderstand eines Photoelementes ist, umso we- niger hat man die Möglichkeit, eine Kompensation durch Änderung der Grösse der lichtempfindlichen
Fläche des Photoelementes vorzunehmen. Man kann also nur mit einer Änderung der Beleuchtungsstärke auf dem Photoelement arbeiten, d. h. mit einer Optik und Irisblende, mit Filtern variabler Dichte bzw.
Filterkeilen oder mit gekreuzten Polarisatoren. Alle diese Lichtschwächungsvorrichtungen sind aufwen-
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dig, diffizil und teuer und man erreicht mit ihnen bei weitem nicht eine breite Variationsmöglichkeit des funktionalen Zusammenhangs zwischen geregelter Beleuchtungsstärke und Verstellweg der Lichtschwächungsvorrichtungen. Damit ist der Wert der vorbekannten Anordnung für nichtphotographische Zwecke, für die sie ausdrücklich auch brauchbar sein soll, beträchtlich herabgemindert.
Weiterhin werden, wie oben bereits erwähnt, bei der vorbekannten Anordnung Photoelementspannung und Vergleichsspannung jeweils gesondert verstärkt ; die Differenz der verstärkten Signale treibt den Motor an. Zur Vermeidung von Instabilitäten und Ungleichmässigkeiten in den beiden Verstärkern wird eine symmetrische Gegentakt-Gleichstromverstärkeranordnung verwendet.
Trotzdem ergeben sich auf Grund individueller Verschiedenheiten der Transistoren bezüglich Alterung, Temperaturgang usw. keine über längere Zeit gleichbleibenden Verstärkungsgrade in den beiden Zweigen, wodurch die Genauigkeit der Regelung erheblich beeinträchtigt wird. Auch wenn man in ihren Eigenschaftenmöglichst gleichwertige Transistoren auswählt, was zusätzlich Zeit und Geld kostet, bleibt der angeführte Nachteil bestehen, da sich die Transistoren erfahrungsgemäss im Laufe der Zeit verschieden ändern.
Wollte man den geschilderten Mangel bei der vorbekannten Anordnung verkleinern, müsste man die beiden Verstärkerzweige stark gegenkoppeln. Dann erhielte man jedoch für das Photoelement einen Aussen- widerstand in der Grössenordnung von 1 MOhm, so dass man praktisch im Leerlauf arbeiten würde. Das würde bedeuten, dass sich der oben geschilderte Nachteil der vorbekannten Anordnung voll und ganz aus- wirken würde.
Die Nachteile der beschriebenen Anordnungen werden durch den erfindungsgemässen automatischen
Beleuchtungsregler beseitigt. Auch bei ihm wird entsprechend der auf einem Photoelement herrschenden
Beleuchtungsstärke durch einen Elektromotor eine Schwächungsvorrichtung für die beleuchtungserzeugen- de Lichtquelle und gleichzeitig damit eine verstellbare Abdeckblende vor dem Photoelement bewegt. Ge- kennzeichnet ist die erfindungsgemässe Vorrichtung durch einen Stromkreis mit zwei in Reihe liegenden
Widerständen und einem Gleichstromverstärker, wobei der eine dieser Widerstände parallel zum Photo- elementliegt und der andere parallel zu einer Vergleichsspannungsquelle, wobei die Widerstände jeweils in verschiedener Richtung vom Strom der jeweiligen Spannungsquelle durchflossen werden und wobei an den Ausgangsklemmen des Verstärkers der Elektromotor liegt.
Diese neue Vorrichtung besteht demnach aus einem Stromkreis mit zwei in Reihe liegenden Wider- ständen und einem Gleichstromverstärker, wobei der eine dieser Widerstände parallel zu dem Photoele- ment liegt, der andere parallel zu einer Vergleichsspannungsquelle und dass die Widerstände in verschie- denen Richtungen von dem Strom ihrer jeweiligen Spannungsquelle durchflossen werden und wobei an den Ausgangsklemmendes Gleichstromverstärkers ein Elektromotor liegt, der gleichzeitig eine Abdeckblende vor dem Photoelement bewegt und somit die Lichtschwächungsvorrichtung verstellt.
Gemäss dem in der beigefügten Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel liegt par- allel zum Photoelement 1, das die Beleuchtung entsprechend der auf ihm herrschenden Beleuchtungsstär- ke steuern soll, der Widerstand 2, der in Reihe mit einem weiteren Widerstand 3. in einem Stromkreis liegt, der vom Verbindungspunkt A über den Widerstand 3 und den Widerstand 2 zum Verbindungspunkt
B führt.
Parallel zum Widerstand 3 liegt eine konstante Spannungsquelle 4, u. zw. derart, dass die Richtung des Spannungsabfalles am Widerstand 3 der Richtung des durch den Photoelementenstrom bedingten Spannungsabfalles am Widerstand 2 entgegengesetzt ist. Die Verbindungspunkte A und B bilden die Eingangsklemmen eines Gleichstromverstärkers 5. An den Ausgangsklemmen C und D dieses Verstärkers liegt ein Elektromotor 6. Dieser verstellt eine drehbar gelagerte Abdeckblende 7, die dadurch mehr oder weniger weit über das Photoelement 1 bewegt wird. Mit der Abdeckblende 7 fest verbunden ist ein Zahnrad 8, das mit einem weiteren Zahnrad 9 in Eingriff steht. Letzteres ist fest mit dem Drehring für die Beleuchtungblende 10 verbunden.
Auf der Abdeckblende 7 ist schliesslich noch eine Ablesemarke 11 angebracht, die an der Skala 12 vorbeiläuft, die beispielsweise in Beleuchtungswerten geeicht sein kann. Der Abgleichwiderstand 13, der fest oder auf verschiedene Werte einstellbar sein kann, liegt vor der Stromquelle 4. Eine lichtundurchlässige Schablone 14 liegt fest über dem Photoelement 1. Diese Schablone weist einen Ausschnitt auf, der den Funktionszusammenhang zwischen der geregelten Beleuchtungsstärke und dem Weg der Abdeckblende bestimmt. Durch eine entsprechende Gestaltung des Schablonenausschnitts kann dieser Funktionszusammenhang in weitem Ausmass variiert werden und damit auch die Charakteristik der Skala 12.
Diese Anordnung arbeitet nun folgendermassen : Bei Beleuchtung des Photoelementes 1 entsteht am Widerstand 2 ein Spannungsabfall, der dem Spannungsabfall am Widerstand 3 entgegengerichtet ist. Sind
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diese beiden Spannungsabfälle einander nicht gleich, dann gibt der Verstärker 5 die Differenz verstärkt und mit der entsprechenden Polarität an den Motor 6 weiter. Dieser dreht sich daraufhin je nach der Po-
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ter abgedeckt wird, je nachdem, ob der Spannungsabfall am Widerstand 2 kleiner ist als der Spannungsabfall am Widerstand 3 oder umgekehrt. In dem Augenblick, wo beide Spannungsabfälle einander gleich geworden sind, gibt der Verstärker 5 keinen Strom mehr ab ; der Motor 6 und damit auch die Abdeckblen- de 7 bleiben stehen.
Gleichzeitig mit der Drehung der Abdeckblende 7 dreht der Motor 6 über die Zahn- räder 8 und 9 auch die Beleuchtungsblende 10 in die der herrschenden Beleuchtungsstärke entsprechende
Stellung.
Die Verwendung eines Verstärkers bedingt gegenüber den bekannten Anordnungen einen höheren Auf- wand ; dadurch wird jedoch die Empfindlichkeit ausserordentlich gesteigert und ein mechanisch sehr robu- ster Aufbau erreicht. Es wird also kein empfindlicher Strommesser mehr benötigt.
Um Driftfehler zu vermeiden, ist es zweckmässig, den Gleichstromverstärker in bekannter Weise aus einem Modulator 50, einem Wechselstromverstärker 51 und einem Demodulator 52 aufzubauen, wie in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es ist ferner zweckmässig, den Modulator und/oder Demodulator mit Transistoren zu bestücken. Grundsätzlich können statt dessen aber auch ein mechanischer Modulator, bzw. Demodulator verwendet werden.
Die erfindungsgemässe Anordnung hat ferner noch den folgenden Vorteil : Dadurch, dass mit einer ver- änderlichen Abdeckung des Photoelementes gearbeitet wird, ist die Möglichkeit geschaffen, durch ent- sprechende Ausgestaltung der Form der Abdeckblende 7 oder des Photoelementes 1 oder durch beide Mass- nahmen zusammen einen gewünschten funktionellen Zusammenhang zwischen der Beleuchtungsstärke auf dem Photoelement 1 und der Stellung der Beleuchtungsblende 10 und damit auch der Beleuchtung selbst zu realisieren. Man kann zu diesem Zwecke auch den Ausschnitt der das Photoelement abdeckenden Scha- blone 14 entsprechend variieren. Auf die gleiche Art kann man auch eine bestimmte Skalencharakteristik der Skala 12 welche-an der Marke 11 ablesbar-den Weg der Abdeckblende und damit die geregelte Be- leuchtungsstärke anzeigt, beispielsweise Linearität, erreichen.
Bei den vorbekannten Anordnungen bedurf- te es hiezu genau gearbeiteter, mit Reibung behafteter Kurvengetriebe.
Beider photographischen Beleuchtungsregelung ist die beleuchtungserzeugende Lichtquelle auch die- jenige, die das Photoelement 1 beleuchtet. Die erfindungsgemässe Anordnung kann aber auch dazu benutzt werden, in Abhängigkeit von einer gegebenen variablen Beleuchtungsstärke (unabhängige Beleuchtungsstär- ke) eine durch eine konstante Lichtquelle hervorgerufene (abhängige) Beleuchtungsstärke zu steuern, so dass zwischen den beiden Beleuchtungsstärken ein gewünschter eindeutiger funktioneller Zusammenhang be- steht.
Zu diesem Zweck lässt man das Photoelement 1 durch die unabhängige Beleuchtungsstärke beleuch- ten, während durch die Beleuchtungsblende 10 das Licht einer konstanten Lichtquelle fällt. Wie schon erwähnt, lässt sich die Charakteristik der Skala 12 in mannigfacher Weise variieren, so dass die durch die
Beleuchtungsblende 10 geregelte Beleuchtung in gewünschter Weise in Abhängigkeit von der unabhängigen
Beleuchtungsstärke geregelt werden kann. Durch entsprechende Zuordnung von Drehsinn und Blendenbe- wegung der Beleuchtungsblende 10 kann wahlweise erreicht werden, dass die Beleuchtung bei zunehmen- der Beleuchtungsstärke abnimmt oder auch zunimmt.
Für den Fall, dass die beleuchtungserzeugende Lichtquelle eine künstliche Lichtquelle, beispielswei- se eine Glühlampe ist, kann die Beleuchtung anstatt durch Verdrehung der Beleuchtungsblende 10 auch dadurch geändert werden, dass die konstante Lichtquelle selbst bezüglich ihrer Lichtstärke verändert wird, beispielsweise durch Verstellen eines Potentiometers für den Lampenstrom. Auf diese Art ist es mit der erfindungsgemässen Anordnung beispielsweise möglich, die Beleuchtung in einem Raum in Abhängigkeit von der Stärke des einfallenden Tageslichts auf einen konstanten Wert einzuregeln, indem man das Photoelement 1 nur von dem Tageslicht beleuchten lässt und durch den Elektromotor die Leuchtstärke der Raumbeleuchtungslampen entsprechend einstellen lässt.
Insbesondere ist es mit der erfindungsgemässen Anordnung möglich, eine durch eine konstante Lichtquelle hervorgerufene Beleuchtungsstärke einer gegebenen Beleuchtungsstärke gleich zu machen. Ändert sich die gegebene Beleuchtungsstärke, dann ändert sich auch die durch die konstante Lichtquelle hervorgerufene Beleuchtungsstärke in gleicher Weise.
Man kann es ferner so einrichten, dass der Verlauf der eben erwähnten beiden Beleuchtungsstärken der gleiche ist, dass aber die von der konstanten Lichtquelle gelieferte Beleuchtungsstärke stets um einen bestimmten Faktor grösser ist als die gegebene Beleuchtungsstärke, wofür man den Ausdruck"Lichtver- stärker" gebrauchen könnte. Die in der Zeichnung als Batterie dargestellte Vergleichsspannungsquelle 4
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kann-und das ist eine weitere Variationsmöglichkeit - auch veränderlich sein, beispielsweise ein durch
Licht wechselnder Stärke beleuchtetes Photoelement.
Schliesslich kann die Beleuchtungsblende 10 auch durch äquivalente Mittel, wie verstellbare Grau- keile, gekreuzte Polarisatoren od. dgl. ersetzt werden. Auch an andern Stellen, beispielsweisebeider
Getriebeverbindung zwischen Abdeckblende 7 und der Schwächungsvorrichtung für das beleuchtungerzeu- gende Licht, können die hier angeführten Bauteile durch äquivalente Mittel ersetzt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Automatischer Beleuchtungsregler mit einer entsprechend der auf einem Photoelement herrschenden Beleuchtungsstärke durch einen Elektromotor verstellbaren Schwächungsvorrichtung für die beleuchtungserzeugende Lichtquelle und einer gleichzeitig damit von dem Elektromotor verstellbaren Abdeckblende vor dem Photoelement, gekennzeichnet durch einen Stromkreis mit zwei in Reihe liegenden Widerständen (2,3) und einem Gleichstromverstärker (5), wobei der eine dieser Widerstände (2) parallel zum Photoelement liegt und der andere (3) parallel zu einer Vergleichsspannungsquelle (4) und dass die Widerstände (2,3) jeweils in verschiedener Richtung vom Strom der jeweiligen Spannungsquelle durchflossen werden und wobei an den Ausgangsklemmen (C, D) des Verstärkers (5) der Elektromotor (6) liegt.