Fotoelektrischer Belichtungsmesser
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen fotoelektrischen Belichtungsmesser, bei dem der Messwert durch visuelle Beobachtung zweier elektronisch gesteuerter Leuchtelemente ermittelt wird.
Ein Belichtungsmesser, der mit einer derartigen Anzeigevorrichtung arbeitet, ist bereits bekannt. Er besteht aus einem transistorisierten Wechselrichter, der die Spannung einer Batterie zerhackt und anschliessend auf etwa 50 Volt hochtransformiert. Diese Spannung wird gleichgerichtet, gesiebt und den Anoden zweier Glimmtrioden zugeführt, deren Gitter mit einer veränderbaren Spannung angesteuert werden, die an einem im Diagonalzweig einer Brücke liegenden veränderbaren Widerstand abfällt. Diese Brücke enthält in einem ihrer Aussenzweige einen Fotowiderstand, während in einem anderen Zweig ein veränderlicher Widerstand zur Berücksichtigung eines oder mehrerer Aufnahmefaktoren liegt.
Durch Variation der Gitterspannungen werden die beiden Leuchtröhren auf gleiche Helligkeit eingeregelt; die Verstellung des Gitterpotentiometers in der Brückendiagonale ist dann ein Mass für die auf dem Fotowiderstand herrschende Beleuchtungsstärke.
Es ist offensichtlich, dass eine derartige Geräteausführung räumlich und gewichtsmässig so aufwendig ist, dass sie für praktische Messungen nur in Sonderfällen eingesetzt werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, einen Belichtungsmesser zu schaffen, der nach einem ähnlichen Anzeige- und Ableseprinzip arbeitet, jedoch besonders klein ausgeführt werden kann, aus nur wenigen einfachen und robusten Bauelementen besteht und der trotzdem eine hohe Messempfindlichkeit und Ablesegenauigkeit besitzt.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass einem aus einem Fotowiderstand und einem weiteren Widerstand bestehenden Spannungsteiler ein Transistorverstärker mit mehreren Transistoren nachgeschaltet ist, wobei in den Kollektorausgängen von zwei Transistoren je ein Glühlämpchen liegt, dass vor der Lichteintrittsöffnung des Fotowiderstandes eine variable Lichtschwächungsvorrichtung angebracht ist und dass das Betätigungsglied der letzteren mit einem Auswertemittel gekuppelt ist.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Der Fotowiderstand 1 ist über einen Schalter 2 mit der Batterie 3 und einem der beiden Widerstände 4 und 5 verbunden, wobei einer dieser Widerstände wahlweise mit dem Messbereichschalter 6 in den Stromkreis eingeschaltet werden kann. Die Basis des Transistors 7 liegt zwischen dem Fotowiderstand 1 und dem Messbereichschalter 6, der Emitter ist mit dem Minuspol und der Kollektor über einen Begrenzungswiderstand 8 und ein Lämpchen 9 mit dem Pluspol der Batterie 3 verbunden. Der Transistor 7 steuert den weiteren Transistor 10 an, in dessen Kollektorstromkreis das zweite Lämpchen 11 und in dessen Emitterstromkreis ein veränderlicher Widerstand 12 liegen. Vor dem Fotowiderstand 1 befindet sich ein Lichtschwächungsmittel 13.
Eine der möglichen Ausgestaltungen dieses Lichtschwächungsmittels zeigt Fig. 2. Es besteht aus einer an sich bekannten Sichel- oder Schnabelblende 13a und den feststehenden Abdeckungen 13b vor dem Fotowiderstand 1. Diese Anordnung ergibt einen relativ kleinen Messbereichsumfang von beispielsweise 7 Messwertstufen. Bei zusätzlicher Verwendung eines Verlauffilters (Graukeils) und Kombination mit der Sichel- oder Schnabelblende ist dagegen ein grösserer Messumfang zu erreichen. Das Filter wird dabei so in die öffnung der Blende 13a eingesetzt, dass sich mit verjüngender Blendeöffnung die Undurchlässigkeit erhöht. In Verbindung mit den umschaltbaren Widerständen 4 und 5 lässt sich damit ein Messumfang von bis zu 30 Lichtwertstufen erreichen.
Diese Anordnung arbeitet nun folgendermassen: Der vom Aufnahmelicht beleuchtete Fotowiderstand 1 bildet zusammen mit einem der Messbereichwiderstände 4 oder 5 einen Spannungsteiler; je nach der Lichtintensität auf dem Fotowiderstand ändert sich damit auch die Basis Emitter-Spannung am Transistor 7. Dadurch wird er mehr oder weniger leitend und der Transistor 10 entsprechend im umgekehrten Verhältnis weniger oder mehr leitend. Ist nun aufgrund einer bestimmten Beleuchtungsstärke auf dem Fotowiderstand 1 der Transistor 7 leitend, so leuchtet wegen des hohen Kollektorstromes das Lämpchen 9, während das Lämpchen 11 ausgeschaltet ist.
Verstellt man nun die Blende 13 derart, dass weniger Licht auf den Fotowiderstand fällt, so wird die Basis-Emitter-Spannung und damit auch der Kollektorstrom des Transistors 7 kleiner und das Lämpchen 9 brennt dunkler und erlischt schliesslich, während gleichzeitig der Transistor 10 immer stärker leitend wird.
Dadurch beginnt das andere Lämpchen 11 zu leuchten und wird bei weiterem Verdrehen der Blende 13 immer heller. Leuchten nun bei einer bestimmten Stellung der Blende beide Lämpchen gleich hell, so ist der Messwert erreicht und man kann an dem mit der Blende 13 verbundenen Einstell- bzw. Auswertemittel direkt den Belichtungswert bzw. die Zeit-Blenden-Kombination ablesen.
Da ein derartiger Helligkeitsvergleich aber subjektiv erfolgt, kann er zu nicht genügend genauen Messergebnissen führen. In den Fig. 3 bis 5 ist daher eine Anzeigevorrichtung dargestellt, die mit einfachen Mitteln erreicht, dass die Genauigkeit der Messeinstellung den Anforderungen der Praxis vollauf genügt.
Gemäss Fig. 3 liegen dabei unten die beiden Lämpchen 9 und 11 eng beieinander, beispielsweise in einem Gehäuse 14, und sind voneinander durch die Wand 15 getrennt. Sie beleuchten dabei in relativ kurzem Abstand eine lichtdurchlässige Streuscheibe 16, wobei auf dieser ein merklicher Lichtabfall zu den äusseren Rändern hin entsteht. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass in der Mitte der Streuscheibe 16 bei gleich hell leuchtenden Lämpchen ein Helligkeitsmaximum entsteht, während sich dieses Maximum bei verschieden hell leuchtenden Lämpchen von der Mitte aus nach links oder rechts verlagert.
Diese Anordnung bewirkt also keinen ausgesprochenen Helligkeitsvergleich, da beim Messvorgang so eingestellt wird, dass die maximale Helligkeit, die sich aus den Maxima beider Lämpchen ergibt, in der Mitte der Streuscheibe liegt.
Im oberen Teil der Fig. 3 ist die Helligkeitsverteilung anhand der Kurven 17 und 18 näher dargestellt. Die Kurve 17 zeigt die Helligkeitsverteilung bei Erreichung des Istwertes, bei dem beide Lämpchen gleich hell brennen. Die beiden Maxima liegen dabei so dicht beisammen, dass der geringfügige Lichtabfall in der Mitte praktisch vernachlässigt werden kann. Die gestrichelt gezeichnete Kurve 18 zeigt die Helligkeitsverteilung bei einer Verstimmung der Anordnung, wobei das Lämpchen 9 hell und das Lämpchen 11 dunkel brennen. Dieser Fall tritt immer dann ein, wenn sich die Verstimmung innerhalb geringer Grenzen hält. Bei grösserer Verstimmung erlischt die eine Lampe ganz, während die andere voll brennt.
Im Falle der Kurve 18 sieht der Betrachter ein Auswandern der maximalen Helligkeit von der Mitte aus nach der einen Seite; damit ist eine Anzeige gegeben, die den Beobachter erkennen lässt, nach welcher Richtung das Lichtschwächungsmittel 13 verstellt werden muss, um den Messwert zu erreichen.
Eine Abwandlung dieser Anzeigevorrichtung ist in Fig. 4 unten dargestellt. In diesem Fall schliesst die Trennwand 15a nicht mit der Streuscheibe 16 ab. Dadurch ergibt sich, wie die Kurven 19 und 20 zeigen, eine etwas andere Helligkeitsverteilung. Beim Erreichen des Messwertes zeigt sich in der Mitte ein erhöhtes Maximum, das zu beiden Seiten von zwei gleich hellen Nebenmaxima flankiert wird.
Eine weitere beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemässen Belichtungsmessers besteht darin, dass die Streuscheibe 16 mit Hilfe einer aufgesetzten Schablone teilweise abgedeckt wird, wie es Fig. 5 zeigt. Diese Schablone enthält zwei gegeneinander gerichtete pfeilförmige oder dieser Form angenäherte Ausschnitte. Befindet sich der helle Lichtfleck zu gleichen Teilen in den Spitzen der Pfeile, ist der Abgleich erreicht.
Eine weitere beispielsweise Schaltungsanordnung ist in Fig. 6 dargestellt. Sie besteht aus der Grundschaltung gemäss Fig. 1 mit einer zusätzlichen Verstärkerstufe, bestehend aus dem Transistor 21 und dem Widerstand 22. Der Transistor 21 hat die Aufgabe der Vorverstärkung, um eine höhere Messempfindlichkeit zu erreichen, sofern aufgrund des Verstärkungsfaktors der Transistoren 7 und 10 und aufgrund des Widerstandswertes des Fotowiderstandes 1 nur eine geringe Anfangsempfindlichkeit der Schaltung gemäss Fig. 1 erreicht werden kann. Die Wirkungsweise dieser erweiterten Schaltung ist ansonsten die gleiche wie die der Fig. 1.
Eine andere beispielsweise Schaltungsvariante zeigt Fig; 7. Sie besteht wiederum aus dem Schalter 2, der Batterie 3 und dem Fotowiderstand 1, der mit einem der Messbereichswiderstände 4 oder 5 einen Spannungsteiler bildet und über einen Widerstand 23 einen Transistor 24 mit den Widerständen 25 und 26 als Vorverstärker ansteuert. Am Kollektor des Transistors 24 sind über die Widerstände 27 und 28 die Transistoren 29 und 30 angeschlossen, wobei der Transistor 30 gegenüber dem Transistor 29 komplementär ist. In den Kollektorkreisen dieser Transistoren liegen die Anzeigelämpchen 9 und 11.
Sie sind mit je einem spannungsabhängigen (VDR) Widerstand 31 und 32 überbrückt, die zur Spannungsbegrenzung der Anzeigelämpchen dienen. Auf diese Weise wird auch erreicht, dass im Abgleichzustand die beiden Lämpchen annähernd ebenso hell brennen wie nur eines der Lämpchen bei über oder Unterschreitung des Sollwertes. Das hat den Vorteil, dass der Abgleichzustand auch dann gut erkennbar ist, wenn die Streuscheibe 16 von aussen besonders hell beleuchtet wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann, wie in Fig. 8 näher dargestellt, auch ein Differenzverstärker verwendet werden, um Messfehler, die durch Temperaturänderung oder durch eine Spannungsänderung der Batterie auftreten, weitgehend zu eliminieren. Die Schaltung besteht wieder aus dem vom Fotowiderstand 1 und einem der Messbereichwiderstände 34 oder 35 gebildeten Spannungsteiler, der über den Schalter 2 und den Widerstand 33 mit der Batterie 3 verbunden ist. Am Spannungsteiler angeschlossen ist die Basis des Transistors 36, während die Basis des Transistors 37 an einem weiteren Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen 38 und 39, angeschlossen ist. Die Emitter der Transistoren 36 und 37 sind miteinander verbunden und liegen über einen Widerstand 40 am Minuspol der Batterie 3.
In den Kollektorkreisen der Transistoren liegen wieder jeweils die Lämpchen 9 und 11 mit ihren Begrenzungswiderständen 41 und 42.
Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist folgende: Ändert sich der Widerstandswert des Fotowiderstandes 1, so ändert sich die Leitfähigkeit des Transistors 36 und in entgegengesetzter Richtung die des Transistors 37. Dabei wird also wieder das eine Lämpchen heller und das andere Lämpchen dunkler brennen. Der Abgleich ist wieder vorhanden, wenn beide Lämpchen gleich hell brennen. Die Anzeigecharakteristik ist dabei die gleiche, wie die der vorhergehenden Schaltungen.
Bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen kann das Lichtschwächungsmittel 13 über sein Einstellmittel mit dem oder den Einstellmitteln des Belichtungsreglers einer Kamera gekuppelt sein.