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Schaltungsanordnung für eine photographische Kamera zur selbsttätigen
Steuerung der Belichtungszeit Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung
für eine photographische Kamera zur selbsttätigen Steuerung der Belichtungszeit
mittels eines von einer Photozelle gesteuerten Transistors und eines die Schließbewegung
des Verschlusses freigebenden Schaltmagneten.
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Bei photographischen Kameras mit selbsttätiger Steuerung der Belichtungszeit
wird durch den elektrischen Strom einer Photozelle mittels eines Galvanometers entweder
die Irisblende des Objektivs oder ein anderes Mittel zur Steuerung der Belichtungszeit
eingestellt.
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Bei bekannten Einrichtungen dieser Art regelt beispielsweise der Ausschlag
eines Galvanometers indirekt die CSffnungsdauer des Verschlusses. Eine solche für
einen Schlitzverschluß angepaßte Einrichtung betätigt beim Anlauf des ersten Segmentes
eine Verzögerungsvorrichtung, die einen elektrischen Kontakt bis zum Zeiger des
Galvanometers ausschwingen läßt. Daraufhin schaltet der elektrische Strom zweimal
das das zweite Segment des Verschlusses betätigende Relais ein, wodurch der Verschluß
geschlossen wird.
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Damit die selbsttätige Steuerung der Belichtungszeit nicht von der
Leistung der Photozelle abhängig ist, wird in bekannten Ausführungsformen eine Hilfsenergiequelle
verwendet, die durch die Meßvorrichtung betätigt wird. Diese Betätigung erfolgt
mittels mechanischer, elektrischer, elektromotorischer, photoelektrischer, pneumatischer
oder hydraulischer Vorrichtungen. Die Meßvorrichtungen aller bekannten Einrichtungen
werden durch den Strom einer Photozelle betätigt, der verhältnismäßig geringe Leistungen,
maximal 0,5 mW, ermöglicht. Ein sich daraus ergebender Nachteil solcher Einrichtungen
liegt in häufig möglichen Betriebsstörungen, die auch dadurch, daß der Strom durch
einen volltransistorisierten Verstärker verstärkt wird, nicht zufriedenstellend
behoben werden können.
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Es ist bekannt (französische Patentschrift 1182 957), die Belichtungsregelung
mittels einer Photozelle, eines Verstärkers und eines in der Vorrichtung vorgesehenen
Schaltmagneten mit einer Verschlußkonstruktion vorzunehmen, Bei dieser bekannten
Schaltung ist es wesentlich, daß die Photozelle, abgesehen von der Öffnungsperiode
des Verschlusses, kurz geschlossen ist und daß die Regelung durch einen Stromkreis
erfolgt, in den ein Verstärker eingeschaltet ist, der jedoch im übrigen nicht näher
beschrieben ist.
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Bei dieser Vorrichtung ist es jedoch von Nachteil, daß nach dem Beginn
der Entladung des Kondensators im Verstärker ein durch ein vom Auslöser abhängiges
Schaltorgan bestimmt wird, welches eine wesentliche Unsicherheit mit sich bringt.
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Die bekannten Anordnungen zur Steuerung der Belichtungszeit haben
den Nachteil, daß sie nicht vollautomatisch steuerbar sind, daß sie in ihrem Aufbau
sehr kompliziert ausgeführt sind und daß sie teilweise erheblich kostspielig sind
und eine verhältnismäßig große Bauweise aufweisen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fehler und Mängel der
bekannten Anordnungen zu vermeiden und eine Schaltanordnung für eine photographische
Kamera zu schaffen, welche sich durch ihre Kleinheit und ihren besonders preiswerten
Aufbau auszeichnet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt ein zeitlich sehr präzis
arbeitendes Schaltorgan.
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Die Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß
im Kollektorkreis des Transistors eine Glimmlampe in 'Serie mit dem Schaltmagneten
und einem Kondensator liegt, wobei dieser Kondensator über einen beim Öffnen des
Verschlusses sich schließenden Schalter aus einer Batterie über den Transistor bis
zur Zündspannung der Glimmlampe aufgeladen und nach Einleitung der Schließbewegung
des Verschlusses wieder vollständig entladen wird.
Weiter ist für
die Erfindung von Bedeutung, daß im Ladestromkreis des Kondensators ein regelbarer
Widerstand angeordnet ist, der in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von der
Blendenöffnung des Objektivs einstellbar ist, und daß Kondensatoren unterschiedlicher
Kapazität zur Berücksichtigung der Empfindlichkeit des jeweils verwendeten Negativmaterials
über einen Stufenschalter einschaltbar sind.
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Schließlich ist eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung darin zu
sehen, daß ein vorzugsweise aus drei selbständigen Schaltern bestehender Umschalter
zum Abschalten der Photozelle und zum Einschalten eines Einstellwiderstandes für
die frei wählbare Belichtungszeit vorgesehen ist.
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Aus der erfindungsgemäßen Schaltanordnung für eine photographische
Kamera zur selbsttätigen Steuerung der Belichtungszeit ergeben sich Vorteile, die
in einer sehr kleinen Konstruktion, in der Regelung der Belichtungszeit mit beliebigen
Photozellen, in ihrer Betriebssicherheit und in ihrer neuen Wirkungsweise liegen.
Die Zeichnungen zeigen als Beispiel mehrere Ausführungsformen der Erfindung, und
es bedeutet F i g.1 das Grundschema der photoelektrischen Anordnung mit einem Zeitschalter,
F i g. 2 ein Diagramm, welches die Abhängigkeit des elektrischen Stromes von der
Beleuchtung einer Selenphotozelle zeigt, F i g. 3 ein Diagramm, welches die Abhängigkeit
des elektrischen Stromes vom Widerstand des Austrittsstromkreises eines Transistors
darstellt, F i g. 4 das Schaltbild einer Ausführung des Zeitschalters in dessen
Stromkreis elektromagnetische Mittel zur Schließung der Sektoren des photographischen
Objektivverschlusses geschaltet sind, F i g. 5 das Schaltbild einer anderen Ausführungsart
des Zeitschalters mit einem Objektivverschluß, dessen Sektoren elektromagnetisch
geöffnet werden, F i g. 6 ein Schaltbild der weiteren Ausführungsform des Zeitschalters
mit einem Objektivverschluß und elektromagnetischen Mitteln zum Öffnen und Schließen
der Sektoren.
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Schaltungsanordnungen für eine photographische Kamera zur selbsttätigen
Steuerung der Belichtungszeit oder kurz »Zeitschalter« bestehen einerseits aus elektrischen
Gliedern, den eigentlichen Reglern und andererseits aus einem Schaltorgan. Für Zeitmessungen
wird üblich ein RC-Zeitstromkreis verwendet, in welchem ein Kondensator über einen
Ohmschen Widerstand aufgeladen oder entladen wird. Wenn der Kondensator mit dem
Widerstand in Reihe geschaltet ; und an eine Gleichstromquelle angeschlossen ist,
wird er auf seinen vollen Wert nach der folgenden Formel aufgeladen:
Dabei bedeutet V, = Ladespannung des Kondensators, Va = Gleichstromspannung, R =
Ohmscher Widerstand, C = Kapazität des Kondensators, t = Zeit und e = Eulersche
Konstante.
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Aus dieser Formel läßt sich ablesen, daß mit zunehmendem Faktor
t das Kondensatorpotential V, langsamer wächst. Wird die Zeit t groß
gewählt, also t = oo, so ergibt sich V, = Vo.
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Um die durch einen niedrigeren Gradienten des Spannungsverlaufs hervorgerufene
Genauigkeit zu erhöhen wird eine gasgefüllte Diode, z. B. eine mit Neon gefüllte
Röhre, verwendet. Bei Zeitschaltern ohne Verstärkung der Steuerenergie wäre ein
hochempfindliches Relais erforderlich, es wird deshalb deren Schaltung im Anodenkreis
der Elektronenröhre verwendet. In letzter Zeit werden für diese Zwecke Verstärker
mit Transistoren verwendet.
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In der in F i g. 1 dargestellten schematischen Schaltungsanordnung
befindet sich ein Transistor 2, dessen Emitter oder dessen Kollektor geerdet ist.
Für die erfindungsgemäße Lösung kann jedoch auch eine andersartige Schaltungsanordnung
gewählt werden. Die Photozelle 1 ist an die Basis des Transistors 2 angeschlossen.
Eine elektrische Batterie 3 legt über einen Ohmschen Schutzwiderstand 5 eine Spannung
an den Emitter und den Kollektor des Transistors 2. Das RC-Glied wird von einem
veränderlichen Ohmschen Widerstand 4, dem Ohmschen Widerstand 5, dem Innenwiderstand
des Transistors 2 und der Kapazität des Kondensators 6 gebildet. Parallel zum Kondensator
6 sind eine mit Neon gefüllte Röhre 7 und ein Relais 8 geschaltet.
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Wenn ein Lichtstrahlenbündel auf die Photozelle 1 fällt, lädt sich
der Kondensator 6 auf. Die zum Aufladen des Kondensators 6 auf eine Spannung V erforderliche
Zeit hängt von der Abmessung der Ohmschen Widerstände 5 und 4 und vom Innenwiderstand
zwischen Emitter und Kollektor des Transistors 2 ab. Dieser Innenwiderstand des
Transistors 2 ändert sich mit der Änderung des elektrischen Stromes der Photozelle
1, wobei letzterer seinerseits von der Intensität des auffallenden Lichtes auf die
Photozelle abhängig ist. Die Photozelle 1 kann von beliebiger Beschaffenheit sein,
z. B. kann es sich um eine Sperrschichtzelle oder eine Germanium-Photozelle mit
geeigneter Energieversorgung handeln.
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Der Austrittsstrom des Transistors 2 bzw. der Innenwiderstand ist
von der Größe des Eintrittsstromes abhängig. Es wird also die Stromcharakteristik
der Photozelle 1, d. h. die Abhängigkeit des Stromes von der Beleuchtung ausgenutzt.
Die Charakteristik einiger Photozellen ist in einem großen Bereich linear, insbesondere
bei geringen Belastungswiderständen, wie in dem in F i g. 2 dargestellten Diagramm
veranschaulicht ist. Der Arbeitspunkt des Transistors 2 ist so gewählt, daß im Bereich
Y seiner Anwendung, d. h. im linearen Teil der Charakteristik z. B. Jh
= f (Iv) bei Uk = konstant ist, wie aus dem Diagramm in F i g. 3 ersichtlich.
Wenn sowohl die Charakteristik des Transistors 2 als auch die Abhängigkeit des Stromes
von der Beleuchtung der Photozelle 1 linear sind, verläuft auch der Ladestrom des
elektrischen Kondensators 6 linear.
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Bei der Anordnung nach dem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
in F i g. 4 sind die Kontakte 9 und 10 eines Schalters, der eine elektrische Batterie
11 mit dem Stromkreis verbindet, bei der Anfangsbewegung der Sektoren des sich öffnenden
Objektivverschlusses der Photokamera geschlossen. In der Endlage ist der die Verschlußsektoren
öffnende und schließende Spannhebel 12 durch die zweiarmigen Hebel 13 und
14 gesperrt, so daß der Verschluß offen bleibt. Die Änderungen des elektrischen
Stromes der Photozelle 15, auf welche Licht
aus dem Bereich des
Aufnahmegegenstandes fällt, steuert die Anordnung des Ohmschen Widerstandes des
Transistors 16. Der Strom der Batterie 11 fließt über den veränderlichen Widerstand
17, dessen Gleitkontakt mit der Irisblende des Objektivs verbunden ist, und lädt
je nach Schalterstellung 27 einen der elektrischen Kondensatoren 18, 19 oder 20
auf. Die Größe des veränderlichen Widerstandes 17 wird so gewählt, daß der Einfluß
der Abblendung des Objektivs der Photokamera korrigiert wird. Sobald durch die Aufladung
des Kondensators die Zündspannung der mit Neon gefüllten Röhre 21 erreicht ist,
wird dieselbe gezündet, so daß der Strom durch die Spule des Relais 22 fließt, welches
die Schalter 23 und 24 schließt. Durch Schließung des Schalters 23 wird in den Stromkreis
der Batterie ,11 die Wicklung des Elektromagneten 25 eingeschaltet, welcher den
zweiarmigen Hebel 14 entriegelt. Dadurch werden die Verschlußsektoren des photographischen
Gerätes geschlossen. Durch gleichzeitiges Schließen der Kontakte eles Schalters
24 wird der Kondensator über den Ohmschen Widerstand 26 wieder entladen. Mit dem
Schalter 27 kann wie erwähnt, in den Stromkreis des Zeitschalters jeweils,einer
der Kondensatoren 18, 19 oder 20 geschaltet werden, deren Kapazitäten derart gewählt
sind, daß sie den betreffenden Empfindlichkeiten des verwendeten photographischen
Materials entsprechen.
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Es ist verständlich, 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. Des weiteren 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. Bei einer Entladung des Kondensators wird der Objektivverschluß geschlossen.
Das Öffnen des Verschlusses kann in analoger Weise wie bei den bekannten Photogeräten
oder auch mit einer in den Stromkreis des betreffenden Elektromagneten geschalteten
Drucktaste erfolgen.
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Das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
welches in F i g. 5 dargestellt ist, ist im Prinzip mit der Schaltung gemäß F i
g. 4 identisch. Der Unterschied liegt darin, daß bei der anfänglichen Bewegung der
sich öffnenden Sektoren des Verschlusses der Strom der Batterie 30 über die Kontakte
29 in den Stromkreis des Zeitschalters und zugleich in die Wicklung des Elektromagneten
31 fließt, wobei der auf einem Zapfen 33 drehbar gelagerte Anker 32 des Elektromagneten
angezogen wird und so mittels des Gliedes 34 der Spannhebel 35 am Objektivverschluß
gesperrt wird, so daß die Verschlußsektoren in der Offenstellung bleiben.
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Im Stromkreis einer Neonröhre 36 liegt ein Widerstandsteiler 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 Schalter 39 wird durch den Verschlußmechanismus
geschlossen und dient zur Entladung des elektrischen Kondensators des Zeitschalters
über den Widerstand 40. Je nach den Änderungen des elektrischen Stromes der Photozelle
41 auf welche Licht aus dem Aufnahmebereich fällt, ändert sich der Innenwiderstand
des Transistors 42. Der Stromkreis des Zeitschalters wird einerseits von dem Innenwiderstand
des Transistors 42, andererseits von dem veränderlichen Ohmschen Widerstand 43,
dessen Gleitkontakt mit der Irisblende .des Objektivs verbunden ist, gebildet. Ferner
liegt im Stromkreis des Zeitschalters einer der elektrischen Kondensatoren 46, 47
oder 48, die den betreffenden Empfindlichkeitsgraden des Filmmaterials entsprechen
und die mittels des Umschalters 49 beliebig gewählt werden können.
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Das dritte, in F i g. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist für ein völlig selbsttätiges Öffnen und Schließen der Sektoren des Objektivverschlusses
mittels Elektromagneten eingerichtet. Durch Änderung des elektrischen Stromes der
Photozelle 55 wird der Innenwiderstand des Transistors 56 beeinflußt. Den Stromkreis
des Zeitschalters bildet so wie in dem vorangehenden Ausführungsbeispiel der veränderliche
Widerstand 57, die Kapazität eines der elektrischen Kondensatoren 58, 59 und 60,
die je nach der Empfindlichkeit des verwendeten photographischen Materials in den
Stromkreis durch den Umschalter 61 nach Bedarf geschaltet werden können. Im Stromkreis
sind ferner eine Batterie 62 und eine Drucktaste 63 vorgesehen. An dem Objektivverschluß
sind Elektromagnete 64 und 65 angeordnet, die abwechselnd bogenförmige Segmente
66 und 67 betätigen, wobei letztere mit einem die Bewegung der Sektoren des Objektivverschlusses
steuernden Ring verbunden sind. Am Anfang der Bewegung der Sektoren wird der Schalter
68 geschlossen, so daß im Zeitstromkreis des Schalters Strom fließt. Der Objektivverschluß
wird geöffnet, und der entsprechende Kondensator beginnt sich gleichzeitig zu laden.
Bei Erreichung der Zündspannung der Neonröhre 69 wird ein Stromkreis geschlossen,
in welchem das den Umschalter 71 betätigende Relais 70 liegt. Der Umschalter
71 unterbricht den durch die Wicklungen der Elektromagneten 64 und 65 fließenden
Strom; gegebenenfalls wird dieser Stromkreis geschlossen, so daß die Segmente 66
und 67 in die ursprüngliche Lage gezogen werden und der Objektivverschluß geschlossen
wird. Der durch den Verschlußmechanismus betätigte Schalter 68 wird geöffnet, und
der Schalter 72 wird geschlossen, so daß der Kondensator 58, 59 oder 60 über den
Widerstand 73 entladen wird.
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Das in F i g. 5 dargestellte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel
könnte mit einer aus drei selbständigen Schaltern 45, 53 und 54 bestehenden Schaltergruppe
versehen werden, so daß die Photozelle 41 abgeschaltet und ein Widerstandsteiler
50, 51 zur Steuerung des Transistors 38 eingeschaltet werden kann. Gleichzeitig
könnte der veränderliche Widerstand 43 außer Tätigkeit gesetzt werden und anstatt
desselben ein veränderlicher Widerstand 44 vorgesehen werden; der mit einem in der
Zeichnung nicht gezeigten handbetätigbaren Schieber versehen ist, der mit einer
Belichtungszeitenskala des Kameraverschlusses ausgestattet ist. Dadurch kann die
selbsttätige Regelung der Belichtungszeit abgeschaltet und mit dem Schieber des
veränderlichen Widerstandes die gewählte Belichtungsdauer eingestellt werden.
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Da alle elektrischen Bauteile der Schaltanordnung sehr kleine Abmessungen
aufweisen, kann die Anordnung
zweckmäßig in das Gehäuse des Photogerätes,
gegebenenfalls in das Gehäuse des Objektivverschlusses an Stelle einer mechanischen
Verzögerungseinrichtung eingebaut werden.