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Gerät zur Lichtmessung Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Lichtmessung
des von einem Objekt ausgestrahlten Lichtes mittels einer Photozelle, insbesondere
eine photographische Kamera mit Belichtungsmesser, bei dem die Photozelle in einem
mit einer Öffnung zum Eintritt des zu messenden Lichtes versehenen Gehäuse angeordnet
und der von der Photozelle erfaßte Raumwinkel veränderbar ist, ohne dabei die Stärke
der Beleuchtung der Photozelle zu ändern.
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Das Aufkommen von Kameras mit Objektiven veränderlicher Brennweite
(Zoom-Objektiven) und photoelektrischen Einrichtungen zur Belichtungsregelung erweckte
das Bedürfnis für eine der Brennt weitenveränderung des Objektivs analoge Verstellung
des Belichtungsmessers, damit dieser den gleichen Raumwinkel erfaßt wie das Aufnahmeobjektiv.
Eine solche Einrichtung braucht nicht so ausgebildet zu sein, daß das Aufnahmeobjekt
auf der Photozelle scharf abgebildet wird, aber es ist erforderlich, daß der Ausgangswert
der Photozelle sich nicht bei einem Wechsel des Raumwinkels ändert, vorausgesetzt,
daß die Leuchtdichte des Objektes im gesamten Raumwinkel den gleichen Wert hat.
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Bei einer einfachen Zoom-Anordnung für die Photozelle ist diese hinter
einer Objektivlinse oder einer Öffnung verschiebbar angeordnet, derart, daß die
sich nahe der Linse oder der Öffnung befindliche Photozelle einen Raumwinkel erfaßt,
der dem größten Bildwinkel des Objektivs entspricht, und der von der Photozelle
erfaßte Raumwinkel in gleicher Weise wie der Bildwinkel des Objektivs vermindert
wird, wenn die Photozelle von der Lichteintrittsöffnung fortbewegt wird. Diese Anordnung
hat den Nachteil, daß bei der Fortbewegung der Photozelle von der Lichteintrittsöffnung
die effektive Blendenzahl des Systems vermindert wird, die Photozelle also weniger
Licht erhält und damit ihr Ausgangssignal vermindert wird, obwohl sich die Leuchtdichte
des Objektes nicht geändert hat. Dies führt zu falschen Meßergebnissen und damit
zu Fehlbelichtungen.
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Es ist weiterhin ein Belichtungsmesser mit veränderbarem Meßwinkel
bekanntgeworden, wobei der Belichtungsmesser zur Veränderung des Meßwinkels vor
der Phototozelle eine in der Brennebene seines Objektivs angeordnete verstellbare
Blende enthalt, wobei der auf die Photozelle fallende Gesamtlichtstrom durch in
Abhängigkeit von der Größe der Blendenöffnung verstellbare optische Einrichtungen
vom Meßwinkel unabhängig gemacht ist. Zur Durchführung dieses Verfahrens ist ein
Objektiv sowie zwei verstellbare Blenden erforderlich. Obwohl diese Anordnung eine
exakte Messung erlaubt, ist sie sehr aufwendig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit äußerst einfachen Mitteln
ein Gerät zur Lichtmessung zu schaffen, bei der die Stärke der Beleuchtung der Photozelle
ebenfalls im wesentlichen konstant bleibt, auch wenn der von der Photozelle erfaßte
Raumwinkel verändert wird. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß zwischen
der Photozelle und der Lichteintrittsöffnung in bekannter Weise ein durchscheinender
Diffusor angeordnet ist, der das durch die Öffnung eintretende Licht auffängt und
im wesentlichen an die Photozelle weitergibt und der zwischen der Photozelle und
der Lichteintrittsöffnung zur Veränderung des erfaßten Raumwinkels hin und her verschiebbar
ist.
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Die Erfindung ist an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
näher beschrieben und erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch den
Belichtungsmesser einer Kamera nach der Erfindung.
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In einem rohrförmigen Gehäuse 10 einer photographischen Kamera ist
mit Hilfe eines Winkels 12 eine Photozelle 14 zur Messung des durch die Öffnung
15 einfallenden Lichtes angebracht. Die Photozelle 14 kann dazu dienen, die Größe
des vom zu photographierenden Objekt ausgehenden Lichtstromes anzuzeigen oder die
Belichtungseinstellung der Kamera halb- oder vollautomatisch in bekannter Weise
zu steuern. Zu diesem Zweck ist die Photozelle 14 mit Hilfe der elektrischen Leitungsdrähte
16 und 18 an ein nicht näher dargestelltes elektrisches Meßinstrument angeschlossen.
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Ein Glied 20, welches das einfallende Licht diffus an die Photozelle
weitergibt, ist in einen undurchsichtigen Ring 22 gefaßt, der eine den Diffusor
20 umgebende Blende darstellt. Der Blendenring22 ist
dicht in das
Gehäuse 10 eingepaßt und in dessen Längsrichtung verschiebbar. In dem rohrförmigen
Gehäuse 10 ist ferner bei 26 eine Gewindespindel 24 gelagert, die in eine entsprechende
Gewindebohrung im Blendenring 22 eingreift. Die Spindel 24 kann beispielsweise mit
Hilfe des auf ihr befestigten Zahnrades 28, das mit einem auf der Welle 32 sitzenden
Zahnrad 30 zusammenwirkt, verdreht werden, um den Blendenring 22 mit dem Diffusor
20 im Gehäuse 10 hin und her zu bewegen, beispielsweise zwischen den Stellungena
und b, von welchen die letzte in der Zeichnung gestrichelt angedeutet ist. Das Zahnrad
30 kann beispielsweise gemeinsam mit der Vorrichtung zur Verstellung des Objektivs
veränderlicher Brennweite angetrieben werden, wie es in der USA.-Patentschrift 2
995 061 dargestellt ist.
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Wenn der Diffusor 20 von dem durch die Öffnung 15 einfallenden Licht
beleuchtet wird, so hat seine Rückfläche eine Helligkeit, die der Stärke der Beleuchtung
des Diffusors direkt proportional ist. Diese Helligkeit wird auf der Emissionsseite
bzw. Rückseite des Diffusors als Leuchtdichte bezeichnet und in candela/mS gemessen.
Die von der Gesamtheit des auf die Vorderseite des Diffusors einfallenden Lichtes
erzeugte Beleuchtungsstärke wird in Lux bzw. Lumen/ma gemessen. In dem dargestellten
bevorzugten Ausführungsbeispiel, bei dem der Ring 22 eine undurchsichtige Blende
bildet, ist die Rückfläche des Diffusors die einzige Lichtquelle, von der die Photozelle
Licht empfängt. Infolgedessen ist der Winkel des Lichtkegels, der die Photozelle
beeinflußt, durch die Größe der Öffnung 15, die Größe des Diffusors 20 und den Abstand,
z. B. m oder n, zwischen der Öffnung und dem Diffusor bestimmt. Die Beleuchtungsstärke
auf der Photozelle 14 hängt von der Leuchtdichte der Emissionsseite des Diffusors
20 und von dem Abstand, z. B. x oder y, zwischen dem Diffusor und der Photozelle.
In den Grenzen, die durch das quadratische Entfernungsgesetz gegeben sind, ist die
Beleuchtungsstärke auf der Photozelle von der spezifischen Leuchtdichte der Emissionsfläche
des Diffusors 20 und dem Kehrwert des Quadrates der von y bis x veränderlichen Entfernung
abhängig.
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Wird der Diffusor von der Stellung a zur Stellung b bewegt, wie es
in der Zeichnung angedeutet ist, wird die Beleuchtungsstärke auf der Vorderfläche
des Diffusors nach dem quadratischen Entfernungsgesetz um den Faktor m2/na vermindert.
Dabei wird jedoch die Emissionsuäche des Diffusors näher zur Photozelle gebracht
und die Beleuchtungsstärke auf der Photozelle um den Faktor ys/xa erhöht. Infolgedessen
bleibt die Beleuchtung der Photozelle im wesentlichen konstant, obwohl der erfaßte
Raumwinkel verändert worden ist.
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Es versteht sich, daß die vorstehende Analyse auf dem quadratischen
Entfernungsgesetz beruht, das streng nur für punktförmige Lichtquellen gilt. Bei
dem in der Zeichnung dargestellten System sind jedoch die Fehler, die von der Verwendung
flächenhafter statt punktförmiger Lichtquellen herrühren, nicht so groß, als daß
sie nicht mehr in dem Toleranzbereich liegen würden, der für Einrichtungen zur automatischen
Belichtungsregelung bei Amateurkameras zugestanden wird.
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Nach dem Vorstehenden gilt unter Verwendung der folgenden Bezeichnungen:
B = Stärke des durch die Öffnung des Belich tungsmessers einfallenden Lichtes (candela);
A
= Verhältnis der Stärke des vom Diffusor in Richtung auf die Photozelle abgestrahlten
Lichtes zur Beleuchtungsstärke auf seiner Vorderfläche (candela/Lux); Fa = Beleuchtungsstärke
auf dem Diffusor in Stellung a (Lux = Lumen/m²); Fb = Beleuchtungsstärke auf dem
Diffusor in Stellung b (Lux); Ga = Beleuchtungsstärke auf der Photozelle mit Diffusor
in Stellung a (Lux); Gb = Beleuchtungsstärke auf der Photozelle mit Diffusor in
Stellung b (Lux); c und k = Konstanten; für die Beleuchtungsstärke auf der Vorderfläche
des Diffusors in Abhängigkeit von der Stärke des durch die Öffnung des Belichlungsmessers
einfallenden Lichtes Fa = kB (1) Fa = 2 (1) und kB = n2 (2) Für die Beleuchtung
der Photozelle ergibt sich dann c Fa A Ga = (3) y² und Gb = c FbA . (4) x² Werden
die Gleichungen (1) und (2) in die Gleichungen (3) und (4) eingesetzt, so ist B
A Ga = . c . k (5) m² y² und B A Gb = . c . k . (6) n² x² Das Verhältnis der Beleuchtungsstärke
auf der Photozelle mit dem Diffusor in Stellung a zur Beleuchtungsstärke auf der
Photozelle mit dem Diffusor in Stellung b ist dann: Ga = 82x2 (7 Gb - 7,12 ) Zur
Erfüllung der Forderung, daß die Beleuchtungsstärke auf der Photozelle konstant
bleibt, wenn der Diffusor von der Stellung a zur Stellung bewegt wird, muß gelten
Ga = 1 . (8) Gb Die Gleichung (8) wird beispielsweise erfüllt, wenn das photometrische
System symmetrisch gemacht wird, d. h., wenn n=py (9) und m=px. (l0) Werden die
Gleichungen (9) und (10) in Gleichung(7) eingesetzt, so ergibt sich Ga p²y²x² =
= 1 . (11) Gb p²x²y²
Die Erfindung wurde im einzelnen an Hand eines
bevorzugten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß dem
gegenüber Veränderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne den Umfang
und den Rahmen der vorstehend beschriebenen und durch die Ansprüche gekennzeichneten
Erfindung zu verlassen.