Hochempfindlicher Belichtungsmesser
Mit Belichtungsmessern üblicher Bauart, bei denen als lichtempfindliches Organ Photoelemente verwendet werden, kann man bestenfalls Leuchtdichten von etwa 3 asb bzw. im Falle der Lichtmessung etwa 20 Lux messen. Für die neuerdings auf dem Markt erschienenen höchstempfindlichen Schwarz-Weiss- und Farbfilme sind diese konventionellen Belichtungsmesser nicht mehr brauchbar, da die neuen Filme auch noch bei so schwachen Beleuchtungen verwendet werden können, dass die Belichtungsmesser keinen Ausschlag mehr zeigen.
Es ist zwar bekannt, die Empfindlichkeitsgrenze dadurch nach unten zu verlegen, dass man gesonderte Zusatzelemente dem Grundelement parallel schaltet.
Diese Methode reicht aber heute auch nicht mehr aus, ganz abgesehen davon, dass das Gerät durch die Zusatzelemente unhandlich wird.
Auch die bekannte Verwendung von Photostromverstärkern ist nicht lohnend, da der erforderliche Aufwand an sich und im speziellen für komplizierte Temperaturkompensationen für ein Amateurgerät wirtschaftlich nicht tragbar ist.
Die Möglichkeit, einen hochempfindlichen Belichtungsmesser zu erstellen, ist allein durch die Verwendung eines Photowiderstandes gegeben, weil in diesem Fall die elektrische Leistung nicht der Messzelle, sondern einer Fremdstromquelle, im speziellen einer kleinen Knopfbatterie, entnommen wird.
Es ist aber besonders hervorzuheben, dass es zur Erzielung einer erheblichen Steigerung des Messumfanges nicht allein genügt, das ursprünglich verwendete Photoelement einfach gegen einen Photowiderstand mit Batterie auszutauschen; es ergeben sich dabei auf Grund der physikalischen Eigenschaften des Photowiderstandes Schwierigkeiten, die allein durch erfinderische Überlegungen zu überwinden sind.
Die im folgenden näher beschriebene Erfindung bezieht sich nun auf einen derartigen hochempfindlichen Belichtungsmesser mit mehreren, vorzugsweise zwei Messbereichen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass dem Anzeigeinstrument so viel unter sich in Serie liegende Widerstände parallel liegen, wie Teilmessbereiche vorhanden sind und dass diesen Widerständen über Schalter, die den einzelnen Bereichen zugeordnet sind, der durch einen Photowiderstand entsprechend dem Lichteinfall gesteuerte Messstrom jeweils über einen justierbaren Abgriff zugeführt wird.
Zweckmässig sind ein besonderer Umschaltmechanismus, der zwangläufig mit einer Zeigerarretierung gekuppelt ist, eine Batterie-Spannungsprüfvorrichtung, eine unverlierbar angebrachte Diffusorkalotte für Lichtmessungen, ein besonderer magnetischer Nebenschluss am Messwerk für Eichzwecke und eine besondere Halterung des Photowiderstandes vorgesehen.
Nähere Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Belichtungsmessers und aus den beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in Fig. 1 die Gesamtschaltung eines Gerätes mit zwei Teilmessbereichen, in Fig. 2 die Schaltung des Messbereiches I, in Fig. 3 die Schaltung des Messbereiches 11, in Fig. 4 die Anordnung und Wirkungsweise der Zeigerarretierung, in Fig. 5 die Halterung und den Einbau des Photowiderstandes, in Fig. 6 das verwendete Messwerk, in Fig. 7 die Eichkurven, in Fig. 8 die Skalenbeschriftung, in Fig. 9 eine Vorderansicht des kompletten Gerätes, in Fig. 10 eine Ansicht der Bodenplatte des Gerätes und in Fig. 11 die Anordnung der Diffusorkalotte.
Gemäss Fig. 1 liegt der Photowiderstand 1, dessen Lichteintrittsöffnung mit einer Linse 1' versehen ist, einerseits an der Batterie 2 und kann anderseits wahlweise entweder über den Schalter 3 und die Widerstände 4 und 5 (Messbereich I bei schwachem Licht) oder über den Schalter 6 und die Widerstände 7 und 8 (Messbereich II bei starkem Licht) mit dem Anzeigeinstrument 9 verbunden werden. Über den Schalter 10 können die Widerstände 11 und 12 zur Batterieprüfung eingeschaltet werden.
Die Widerstände 4, 5, 7, 8 und 11 sind vorzugsweise kleine Schichtpotentiometer (Trimmer) und dienen zum weiter unten ausführlich beschriebenen Abgleich des Gerätes bzw. zur Änderung der Messwerksempfindlichkeit.
Fig. 2 zeigt nicht nur die bei geschlossenen Schalter 3 (Messbereich I) wirksamen Bauelemente, wobei der Widerstand 5 durch seine beiden Teilwiderstände 5' und 5" dargestellt ist, sondern darüber hinaus in schematischer Darstellung auch noch die Diffusorkalotte 13, die bei einer Lichtmessung vor die Lichteintrittsöffnung des Photowiderstandes 1 geschoben wird. Dieser Diffusor und seine unverlierbare Befestigung werden weiter unten noch näher beschrieben.
In Fig. 3 ist der Stromverlauf bei geschlossenem Schalter 6 (Messbereich II) dargestellt, wobei der Widerstand 8 aus den Teilwiderständen 8' und 8" besteht. Vor der Lichteintrittsöffnung liegt jetzt zusätzlich noch ein Graufilter 14, das die Intensität des durch die Pfeile angedeuteten einfallenden Lichtes auf etwa den 50. Teil schwächt.
Wie schon eingangs erwähnt, besitzt der Belichtungsmesser eine Zeigerarretierung, das heisst eine Vorrichtung, die den Zeiger in Ruhestellung festklemmt und ihn nur zur Messung freigibt. Die Freigabe des Zeigers erfolgt jeweils dann, wenn einer der drei Schalter 3, 6 oder 10 betätigt wird. Das Zusammenwirken der drei Schalter mit der Zeigerarretierung ist in Fig. 4 schematisch dargestellt.
Dieser Fig. 4 ist zu entnehmen, dass alle drei Schalter im Ruhezustand geöffnet sind, was durch die unter den Druckknöpfen 15, 16 und 17 liegenden Federn 18, 19 und 20 bewirkt wird. Die unteren Enden der Schaltstangen 21, 22 und 23 sind mit den Anschlägen 24, 25 und 26 versehen, die im Ruhezustand in kurzem Abstand von der Zeigerarretiervorrichtung stehen. Durch letztere wird der an der Drehspule 27 befestigte Zeiger 28 an seinem kürzeren Ende festgehalten, indem nämlich letzteres von der federnden Backe 29 an den Anschlag 30 gedrückt wird.
An den Schaltstangen 21 und 22 sind ausserdem noch je eine farbige Marke 31 und 32 angebracht, die beim Drücken des betreffenden Knopfes im ent sprechenden Fenster 33 oder 34 sichtbar werden.
Diese Sichtfenster befinden sich an der jeweils gültigen
Skala und zeigen damit dem Benutzer an, auf welcher der beiden Skalen er ablesen muss.
Ausserdem ist Fig. 4 zu entnehmen, dass im Ruhezustand das Graufilter 14 ständig vor der Lichteintritts öffnung des Photowiderstandes liegt. Das liegt darin begründet, dass Photowiderstände voneinander abweichende Widerstandscharakteristiken besitzen, je nachdem, ob sie im Ruhezustand abgedunkelt oder mehr oder weniger stark beleuchtet waren. Daraus ergibt sich die Forderung, dass der Photowiderstand möglichst nur während der Messung selbst dem Licht ausgesetzt werden soll.
Soll nun beispielsweise eine Messung bei schwachem Licht durchgeführt werden, wird der Messbereich I durch Drücken des Knopfes 15, der mit dem Schalter 3 verbunden ist, eingeschaltet. Dabei drückt dann der Anschlag 24 auf die federnde Backe 29; dadurch wird der Zeiger 28 freigegeben, der sich nunmehr auf den Messwert einstellt. Ausserdem erscheint die farbige Marke 31 im Schaufenster 33. Wird der Knopf 15 nach der Messung losgelassen, hebt sich der Anschlag 24 von der Backe 29 ab, und der Zeiger wird in der Messstellung festgehalten. Beim Niederdrücken des Knopfes 15 wird ausserdem das Filter 14 aus seiner Ruhestellung von der Lichteintrittsöffnung weggeschwenkt, so dass das volle Licht auf den Photowiderstand fallen kann.
Soll dagegen bei hellem Licht im Messbereich II gemessen werden, wird der Knopf 16 gedrückt. Dadurch wird der Schalter 6 geschlossen, der Anschlag 25 drückt wiederum auf die Backe 29 und gibt den Zeiger 28 frei. Das farbige Schauzeichen 32 erscheint im Sichtfenster 34. In diesem Falle bleibt das Filter 14 vor der Lichteintrittsöffnung, so dass das einfallende Licht auf etwa 1/50 seiner wirklichen Stärke geschwächt wird.
Soll die Spannung der eingebauten Batterie kontrolliert werden, wird der Knopf 17 gedrückt. Dabei wird der Schalter 10 geschlossen; der Anschlag 26 drückt auf die Backe 29 und gibt den Zeiger 28 frei.
Der Zeiger muss dabei auf einen besonders gekennzeichneten Skalenstrich einspielen, wenn die Batterie eine noch genügende Spannung besitzt.
Fig. 5 zeigt, wie der Photowiderstand 1 und die Linse 1' in dem lichtdichten Gehäuse 35 zusammengebaut sind. Ein derartiges Gehäuse ist erforderlich, da die Anordnung so extrem empfindlich ist, dass auch das geringste auf den Photowiderstand fallende Nebenlicht das Messergebnis merkbar verfälschen würde. Die Zuführungsdrähte 36 sind ebenfalls lichtdicht herausgeführt.
Das Messwerk selbst ist schematisch in Fig. 6 dargestellt. Es ist ein Kernmagnetmesswerk, dessen äusserer Rückschlussring 37 mit einem Rundloch 38 versehen ist, um dadurch eine bestimmte Anzeigecharakteristik zu erzielen. Ein verschiebbarer Weicheisenring 39 umgibt den Rückschlussring 37; er dient als veränderlicher magnetischer Nebenschluss bei der Eichung und Justierung des Gerätes, wie weiter unten noch näher beschrieben wird.
Zum elektrischen Eichen und Justieren des Gerätes bei vorgegebener gedruckter Skala dienen die Wider stände 4, 5, 7 und 8, wie eingangs schon kurz erwähnt wurde. Wie die Anzeigekurve mit den vorbestimmten Sollwerten in Übereinstimmung gebracht wird, ist in Fig. 7 anhand eines Diagrammes dargestellt.
Jeder bestimmten Beleuchtung muss auch ein bestimmter Strom entsprechen. Im Diagramm sind als Beispiel die drei Eichpunkte Ei, E2 und E3 eingezeichnet, denen bei der Beleuchtung L1, L2, L3 jeweils die Ströme J1, J2, J3 entsprechen sollen. Ein aus der Fabrikation kommender Belichtungsmesser habe beispielsweise die Anzeigecharakteristik A, d. h. die Kurve geht vorerst durch keinen der drei Eichpunkte.
Bei eingeschaltetem Messbereich I, der sich ja mit dem Messbereich II zu einem Teil überdecken muss, wird zuerst das Potentiometer 5 verstellt, und zwar in der Richtung, dass die Kurve A eine Parallelverschiebung in Richtung auf den Eichpunkt Ei erfährt, bis sie diesen Punkt schneidet. Es ergibt sich dann die Kurvenlage B. Um die Kurve nun auch durch den Eichpunkt E2 gehen zu lassen, wird durch Verstellen des Widerstandes 4 der Aussenwiderstand so verändert, dass sich die Eichkurve neigt und in der Lage C nun auch den Eichpunkt E2 schneidet. Die Einstellung auf den Eichpunkt E3 erfolgt durch Verändern des magnetischen Nebenschlusses 39 am Messwerk, wie bereits geschildert. Die endgültige Kurvenlage ist mit D bezeichnet.
Bei eingeschaltetem Messbereich II genügt es, nur die Widerstände 7 und 8 entsprechend zu verstellen, ohne dass der magnetische Nebenschluss 39 geändert wird.
Die Skala des Gerätes ist in Fig. 8 gezeigt. Auf ihr sind die Lichtwerte 1. . . 12 und 11.. .21 eingetragen. Ausserhalb der Ableseskala befindet sich die Strichmarke 40, die den mechanischen Nullpunkt markiert. Auf die Marke 41 muss der Zeiger einspielen, wenn der Knopf 17 zur Batterieprüfung betätigt wird.
Das Sichtfenster 33 gehört zur oberen Skala 1... 12, während das Fenster 34 der unteren Skala 11... 21 zugeordnet ist.
Eine Gesamtansicht des beschriebenen Belichtungsmessers ist in Fig. 9 dargestellt; die Rückseite zeigt Fig. 10.
Die bereits erwähnte Diffusorkalotte 13, auf die weiter unten bezüglich ihres Abgleichs noch näher eingegangen wird und die bei der Lichtmessung vor den Photowiderstand geschoben wird, ist an einem Schieber 42 angebracht, der mit der Handhabe 42' versehen ist. Dieser Schieber ist unverlierbar eingesetzt und besitzt noch die Marke 43, dieje nach der Stellung des Schiebers auf einen der beiden darunter liegenden Pfeile 44 oder 45 weist. Dadurch wird erkennbar, ob zum Aufnahmeobjekt (Baum) hin oder vom Aufnahmeobjekt weg zum Licht hin gemessen werden soll. Ein im Schieber befindliches Loch gibt die Lichteintrittsöffnung für den Photowiderstand mit dem in Ruhestellung davor liegenden Graufilter frei, wenn der Schieber in der gezeichneten Stellung (Objektmessung) steht.
Unterhalb der Ableseskala befindet sich die an sich bekannte und übliche Umrechenvorrichtung 46, die zur Feststellung von Blendenöffnung und Belichtungszeit dient, nachdem der Messwert abgelesen worden ist.
Auf der Rückseite des Gehäuses ist noch der Schraubverschluss 47 zu erkennen, unter dem sich die Knopfbatterie 2 befindet. Mit Hilfe der Schraube 48 kann der mechanische Nullpunkt des Messwerks nachjustiert werden.
Weiterhin ist der Fig. 10 zu entnehmen, dass der zur Batterieprüfung dienende Schalterknopf 17 als flacher, geriffelter Schieber ausgeführt ist, der versenkt auf der Rückseite des Gehäuses untergebracht ist.
Wie bereits oben erwähnt, soll nunmehr auf die Diffusorkalotte 13 noch einmal näher eingegangen werden. Dieser Diffusor dient zur Durchführung der sogenannten Lichtmessung.
Bei dieser Messmethode muss das vorhandene Aufnahmelicht unter einem möglichst grossen Winkel gemessen werden, weil normalerweise auch das von einer Lampe herrührende Licht nicht nur direkt auf den Aufnahmegegenstand fallen kann, sondern auch auf dem Umweg über nicht zum Aufuahmemotiv gehörende Gegenstände. Mit ebenen Diffusoren ist eine gute Winkelempfindlichkeit über etwa 1800 nicht zu erreichen. Aus diesem Grunde werden Diffusoren in Halbkugelform benutzt, oder solche mit einer Form, welche die Lichtempfindlichkeit unter grossen Einstrahlungswinkeln verbessert. Sollen derartige Diffusoren bei Belichtungsmessern verwendet werden, die wahlweise für Lichtmessung oder Objektivmessung vorgesehen sind, so muss für die Diffusoren eine bestimmte Lichtdurchlässigkeit gefordert werden.
Dies bedingt einen Abgleich der Diffusoren, bei dem sich die Winkelempfindlichkeit nicht ungünstig verändern soll. Ein mögliches Abschleifen der Diffusoren zum Zweck ihres Abgleichs ist sehr aufwendig und deshalb praktisch nicht durchführbar.
Das Problem des Abgleichs auf eine bestimmte Lichtdurchlässigkeit ist im vorliegenden Fall wie folgt gelöst:
Gemäss Fig. 11 befindet sich unter der Diffusorkalotte 13 eine ebene Scheibe 49 aus einem gut lichtstreuenden Material mit guten Winkeleigenschaften bezüglich der Lichtdurchlässigkeit. Die Gesamtdurchlässigkeit von Diffusorkalotte 13 und Diffusorscheibe 49 wird nun höher gewählt als benötigt, und zwar so, dass sämtliche Stückstreuungen der Durchlässigkeit noch über der Solldurchlässigkeit liegen. Der Abgleich auf die Solldurchlässigkeit wird dann durch eine unter der ebenen Diffusorscheibe befindliche Lochblende 50 vorgenommen, deren Lochdurchmesser so gewählt wird, dass die Solldurchlässigkeit der gesamten Diffusoranordnung erreicht wird.