DE1908587A1

DE1908587A1 - Photometrische Einrichtung zur Lichtkontrastmessung

Info

Publication number: DE1908587A1
Application number: DE19691908587
Authority: DE
Inventors: Tsukumo Nobusawa
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1968-02-21
Filing date: 1969-02-20
Publication date: 1969-09-18
Also published as: DE1908587B2; US3582220A

Description

H.SCHROETER K.LEHMANN

8 München 23 · Lipowskystr. 10

Tel. 778956 y-as-45

3/me 2O.2.I969

ASAHI KOOAKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA

Photometrisehe Einrichtung zur Lichtkontrastmessung

Die Erfindung betrifft eine photometrische Einrichtung zur Lichtkontrastmessung mit zumindest einer lichtempfindlichen Widerstandszelle und einer Meßwertanzeige.

Der BelichtungsSpielraum von photοgrafischem Aufnahmematerial ist in der Regel nicht groß genug, um große Helligkeitsunterschiede einwandfrei zu erfassen. Es wird daher für die einzustellende Belichtungszeit in der Regel ein Mittelwert genommen, der mit einer photometris'chen Meßeinrichtung ermittelt wird, die auf die mittlere Helligkeit anspricht. Dabei kann es insbesondere bei der Farbp'hotografie immer wieder vorkommen, daß gewisse Bereiche in Abhängigkeit von dem Flächenanteil mit großer Helligkeit bzw. dem Flächenanteil mit geringer Helligkeit in unerwünschter Weise über bzw. unterbelichtet sind. Wenn bei der Messung der Helligkeit eines Aufnahmeobjektes, dessen Kontrast z.B. das zweifache des Belichtungsspielraumes des Aufnahmematerials beträgt, der eine oder der andere Helligkeitsbereich überxviegende Berücksichtigung findet, so ist es nicht mehr möglich, eine richtige Wiedergabe mit Bezug auf den anderen Helligkeitsbereich zu erhalten. Dies ist insbesondere für die Farbwiedergabe bei Farbfilmaufnahmen der Fall. Bei einem derartigen Aufnahmeob-

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jekt kann Jedoch durch die Bestimmung des Helligkeitskontrastes noch eine photografische Wiedergabe erzielt werden, bei der z.B. die Farben in dem gesamten Aufnahmebereich vollständig oder zumindest nahezu farbrichtig wiedergegeben werden, da die Belichtung auf einen zwischen den beiden extremen Helligkeitswerten liegenden Wert innerhalb des Belichtungsspielraumes des Aufnahmematerials eingestellt werden.kann.

Bei de Aufzeichnung von Theaterszenen mit Hilfe von Film oder Fernsehkameras bereitet häufig der Unterschied in der Helligkeit aufgrund der allgemeinen Ausleuchtung der Szene sowie der durch scharf gebündelte Scheinwerfer hervorgehobenen Szenenausschnitte Schwierigkeit en, insbesondere wenn sich die Helligkeitsunterschiede während des Handlungsablaufes stark ändern. Für diesen Fall muß die Kameraeinstellung sehr rasch in Abhängigkeit von der Helligkeitsänderung nachgestellt werden. Für derartige Fälle werden die verschiedenen Kameraeinstellungen in Abhängigkeit von der Helligkeitsänderung in der Regel bei Probeaufnahmen festgelegt und die derart ermittelten Werte in das Szenenbuch eingetragen, so daß die Kameraeinstellung während dem Handlungsablauf entsprechend vorgenommen werden kann,- Die für diese Zwecke verwendeten und aufgrund einer starken Bündelung nur einen kleinen Ausschnitt erfassenden Belichtungsmesser sincl für die Messung des Helligkeitskontrastes nur unter verhältnismäßig großen Schwierigkeiten verwendbar, da die Bestimmung der Helligkeit für Bereiche großer bzw. kleiner Helligkeit in-dem Aufnahmeobjekt getrennt und einzeln ausgeführt wird. Die einzelnen ermittelten Werte müssen sodann gespeichert und der für die Belichtungseinstellung günstigste Wert aus diesen unterschiedlichen Einzelmeßwerten errechnet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine photometrische Einrichtung zur Lichtkontrastmessung zu scaaffen, wobei ent-

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weder der Helligkeitskontrast eines Aufnahmeobjektes durch einen direkt ablesbaren und vorzugsweise als Multiplikationsfaktor zur Belichtungszeit für die geringste Helligkeit angezeigt oder der höchste und niedrigste Helligkeitswert getrennt festgestellt wird.

Für den Fall der Kennzeichnung des Helligkeitskontrastes durch einen Zahlenwert wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die mit einem kleinen Winkelbereich abtastende und lichtempfindliche Widerstandszelle über einen Verbraucher an eine Versorgungsspannung angeschlossen ist, daß der Ladekreis eines Kondensators eine Diode umfaßt, die zwischen dem Kondensator und dem Anschlußpunkt für die lichtabhängige Ausgangsspannung der Widerstandszelle geschaltet und zum Kondensator .hin in Durchlassrichtung vorgespannt ist und daß die Ausgangsspannung am Anschlußpunkt und die Kondensat or spannung an zwei Steuerelektroden eines Transistors mit hoher Eingangsimpedanz anliegt.

Für den Fall der getrennten Anzeige des höchsten und niedrigsten Helligkeitswertes wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß in einer Detektor- und Meßschaltung zwei lichtempfindliche Widerstandszellen mit jeweils einem Verbraucher eine Vergleichsschaltung bilden, die an eine Versorgungsspannung angeschlossen ist, daß der Vergleichsschaltung zwei gleiche, je eine Diode und einen Kondensator umfassende Ladekreise zugeordnet sind, wobei die Diode zum Kondensator hin jeweils in Durchlassrichtung vorgespannt ist und daß die Kondensatorspannung zwischen zwei Elektroden jeweils· eines Transistors mit hoher Eingangsimpedanz anliegt.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

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Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es Zeigen:

Fig. 1 eine photometrisehe Einrichtung zur Lichtkontrastmessung, wobei der Helligkeitsunterschied durch einen Zahlenwert angegeben wird.

Fig. 2 eine weitere photometrische Einrichtung zur Lichtkontrastmessung, wobei der höchste und der niedrigste Helligkeitswert angezeigt wird.

Gemäß Fig. 1 besteht die photometrische Einrichtung aus einer lichtempfindlichen Widerstandszelle 1, die die Helligkeit eines Aufnahmeobjektes nur unter einem sehr kleinen Winkel . abtastet. Die Widerstandszelle 1 ist in Serienschaltung mit einem Verbraucher 2 an eine Batterie 3 angeschlossen, wobei der Stromkreis mit Hilfe eines Schalters 9 geschlossen bzw. unterbrochen werden kann. Der Verbraucher 2 enthält eine Diode mit logarithmischem Kennlinienverlauf, so daß sich die am Verbraucher 2 anliegende Spannung in arithmetischem Verlauf in Abhängigkeit von der Änderung der Helligkeit des Aufnahmeobjektes ändert. Die am Verbraucher 2 liegende Spannung wird zum Laden eines Kondensators 4 verwendet, der über eine Diode 5 an den Verbindungspunkt A zwischen der Widerstandszelle 1 und dem Verbraucher 2 angeschlossen ist. Die Polung der Diode ist derart, daß sie von der am Verbindungspunkt A liegenden Spannung in Durchlassrichtung vorgespannt wird. Parallel zum Kondensator 4 liegt ein Schalter 10, mit dem der Kondensator zur Entladung kurzgeschlossen werden kann.

Die Torelektrode eines Feldeffekttransistors 6 ist über die Diode 5 an den Verbindungspunkt A angeschlossen, mit dem auch die Quellelektrode des Feldeffekttransistors in Verbindung

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steht. In dem von der Quellelektrode über die Senkenelektrode des Feldeffekttransistors verlaufenden Stromkreis ist ein An-ζθigeinstrument 8 und dazu in Serie eine Batterie 7 vorgesehen, die den Feldeffekttransistor speist.

Für die Inbetriebnahme der vorausgehend beschriebenen Schaltung wird der Schalter 9 geschlossen und die lichtempfindliche Widerstandszelle 1 gegen das Aufnahmeobjekt gerichtet. In Abhängigkeit von der von der Widerstandszelle aufgenommenen Lichtmenge ändert sich deren Widerstandswert, so daß sich am Verb mdungspunkt A aufgrund des aus der Widerstandszelle 1 und dem Verbraucher 2 bestehenden Spannungsteilers eine der Helligkeit des abgetasteten Aufnahmeobjektes entsprechende Spannung einstellt. Durch das Schwenken der Widerstandszelle 1 kann nunmehr der gesamte Bereich des Aufnahmeobjektes abgetastet werden, wobei sich die Spannung am Verbindungspunkt A in Abhängigkeit von der Änderung des Widerstandswertes der Zelle 1 und damit von der partiellen Helligkeit des Aufnahmegegenstandes ändert. Gleichzeitig damit wird der Kondensator 4- über die Diode in Abhängigkeit von der im Verbindung^ unkt A wirksamen Spannung aufgeladen. Der Kondensator 4- erfährt jedoch eine weitere Aufladung immer nur dann, wenn die am Verbindungspunkt A und über die Diode 5 angelegte Spannung höher als die zuvor ermittelten Spannungen ist. Das bedeutet, daß der Kondensator 4 nur mit ansteigender Spannung am Verbindungspunkt 4-, d.h. mit zunehmender Helligkeit des abgetasteten Aufnahmeobjektes aufgeladen wird. Solange der Kondensator 4 eine Vergrößerung der Ladung erfährt, wird die Spannung vom Verbindungspunkt A aus sowohl an die Torelektrode als auch die Quellelektrode des Feldeffekttransistors 6 solange angelegt, bis Potentialgleichheit besteht. In diesem Fall wird der Transistor 6 nichtleitend, so daß das Anzeigeinstrument auf den Wert O zurückgeht.

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Die Ladung des Kondensators 4· nimmt nach der Αϊ»tastung des gesamten Aufnahmebereiches einen Wert an, der der größten Helligkeit des Aufnahmeobjektes entspricht.

Wenn nunmehr die lichtempfindliche Widerstandszelle 1 gegen die dunkleren Helligkeitsbereiche des Auf nähme Objektes geschwenkt wird, nimmt die am Verbindungspunkt A anliegende Spannung ab. Unter diesen Umständen liegt an der Torelektrode des Feldeffekttransistors 6 die der größten Helligkeit des Aufnahmeobjektes entsprechende Spannung des Kondensators 4, wogegen die an der Quellelektrode des Feldeffekttransistors wirksame Spannung der verringerten, am Verbindungspunkt A anliegenden Spannung entspricht. Aufgrund der Spannungsdifferenz zwischen der Quellelektrode und der Torelektroder erfährt das Anzeigeinstrument 8 einen Ausschlag, wobei dieser Ausschlag entsprechend dem Spannungsabfall an dem als Korrektur element ausgebildeten Verbraucher 2 korrigiert wird. Das Korrekturelement kann derart aufgebaut sein, daß der Spannungsaussohlag jeweils ein Vielfaches der Belichtungszeit für den Bereich des Aufnahmeobjektes mit geringster Helligkeit ist. Es ist daher möglich, das Verhältnis der geringsten zur größten Helligkeit im Aufnahmeobjekt durch das Ablesen eines Zahlenwertes am Meßinstrument 8 dadurch festzustellen, daß die lichtempfindliche Widerstandszelle zunächst auf den Bereich mit größter Helligkeit und anschließend auf den Bereich mit geringster Helligkeit ausgerichtet wird. Da der Feldeffekttransistor 6 eine verhältnismäßig hohe Eingangsimpedanz besitzt, wird der Kondensator 4- über verhältnismäßig lange Zeit nicht entladen, so daß auch ein über längere Zeit sich erstreckender Meßvorgang einen korrekten Verhältniswert für den Lichtkontrast liefert. Anstelle des Feldeffekttransistors kann auch eine Transistorkombination verwendet werden,die_$ wie z,B. als Darlington-

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Schaltung eine hohe Eingangsimpedanz aufweist.

Die in Fig.1 dargestellte Schaltung, bei der das Verhältnis der kleinsten zur größten Helligkeit angezeigt wird, kann durch Umpolen der Serienschaltung aus dem Verbraucher und der Widerstandszelle in eine Einrichtung umgewandelt werden, die das Verhältnis der größten zur kleinsten Helligkeit am Meßinstrument 8 anzeigt.

Die vorausstehend beschriebene Schaltung ist von besonderem Vorteil, wenn der an einem Aufnahmeobjekt zu messende Helligkeitsunterschied durch einen Zahlenwert angegeben werden soll, wobei durch besondere Ausgestaltung der Schaltung dieser Meßwert als Multiplikator für die Belichtungszeit Verwendung finden kann.

In Fig.2 ist eine weitere Ausführungsform der photometrischen Einrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, mit der bei einer Lichtkontrastmessunc; der höchste und niedrigste Helligkeitswert feststellbar ist. Die Einrichtung besitzt eine Vergleichsschaltung, die aus den Widerstandszellen 1 und 1a sowie mit den Widerstandszellen in Serie geschalteten Festwiderständen 12 und 12a besteht. Die Serienschaltung der Widerstandszelle mit dem Festwiderstand liegt jeweils über einen Schalter 9 an einer Batterie 3. Die lichtempfindlichen Widerstandszellen sind derart angeordnet, daß sie unter denselben Bedingungen die Helligkeit des zu photοgrafierenden Objektes mit demselben kleinen öffnungswinkel abtasten. An den Verbindungspunkt A der Widerstandszelle '' mit dem Festwiderstand 12 ist über eine Diode 5 ein Kondensator 6 angeschlossen, wobei der positive Anschluß der Diode am Verbindungspunkt A liegt. Entsprechend ist ein

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Kondensator 4a über eine Diode 5a an den Iferbindungspunkt B". der Widerstandszelle 1a mit dem Festwiderstand 12a angeschlossen. Parallel zu den Kondensatoren 4 und 4a liegt jeweils ein Schalter 10 und 10a, mit denen die Kondensatoren 4 und 4a zur Entladung kurzgeschlossen werden könneno in diese Kondensatoren sind Feldeffekttransistoren mit hoher Eingangsimpedanz derart angeschlossen« daß sie von der jeweiligen Kondensatorspannung gesteuert werden» In dem über ■■ die Batterie 3 und den Schalter 9 verlaufenden Stromversorgungskreis der Feldeffekttransistoren ist jeweils ein Meßinstrument 8 und 8a vorgesehen.

Obwohl in der Darstellung gemäß Fig.2 zwei voneinander un-= . abhängige Konversionsschaltungen aus jeweils einer Widerstandszelle und einem Festwiderstand dargestellt sind₉ kann anstelle dieser Schaltung auch eine andere Verwendung finden, bei der die Kondensatoren 4 und 4a zwischen den gleichstromseitigen Ausgangsklemmen und einem zwischenliegenden Anschluß einer Brückenvergleichsschaltung angeordnet sindο In diesem Fall sind die über die Transistoren mit hoher Ein·= gangsimpedanz angesteuerten Meßinstrumente 8 und 8a mit Meßcharakteristiken versehen, die in Abhängigkeit von der an dem zwischenliegenden Anschluß auftretenden Spannung entgegengesetzt verlaufen. Bei einem derartigen Aufbau der Vergleichsschaltung ist es möglich, die photometrische Einrichtung mit nur einer einzigen lichtempfindlichen Widerstandszelle auszuführen.

Die gemäß Fig.2 ausgebaute photometrische Einrichtung wird durch das Schließen des Schalters 9 eingeschaltet, wobei gleich¹ zeitig die Schalter 10 und 10a geöffnet werden. Wenn nunmehr

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die lichtempfindlichen Widerstandszellen auf den zu photografierenden Gegenstand- gerichtet werden, tasten diese mit kleinem öffnungswinkel die Helligkeit des Gegenstandes ab. Dabei ändert sich der Widerstandswert der entsprechenden Widerstandszelle 1 bzw. 1a in Abhängigkeit von der Helligkeit des einfallenden Lichtes. Aufgrund der aus der jeweiligen Widerstandszelle und dem Festwiderstand bestehenden Spannungsteilerschaltung stellt sich an den Terbindungspunkten A und B eine Spannung ein, die dem Widerstandswert der jeweiligen Zelle und damit der eingefallenen Lichtmenge entspricht. Von dieser an den ää Verbindungspunkten A und B anliegenden Spannung werden die Kondensatoren 4 und 4-a über die in Durchlaßrichtung geschalteten Dioden 5 und 5a aufgeladen. Der Abtastvorgang wird vorzugsweise über den gesamten vom Sucher der Kamera erfaßten Bildausschnitt ausgeführt. Dabei ändern sich die Widerstandswerte der Zellen 1 und 1a fortlaufend in Abhängigkeit von der Helligkeit der abgetasteten Bereiche. Entsprechend dieser Helligkeitsänderung werden die Kondensatoren 4 und 4-a von den an den Verbindungspunkten A und B sich einstellenden Spannungen aufgeladen. Dabei wird aufgrund der Dioden· 5 und 5a die Ladung jeweils nur dann vergrößert, wenn die an den Verbindungspunkten A und B wirksame Spannung eine der vorausgehend anliegenden Spannungen übersteigt. Diese jeweils höchste Spannung wird an % den Kondensatoren 4 und 4-a aufrechterhalten. Eine zusätzliche Aufladung erfolgt somit immer nur dann, wenn der Widerstandswert der Zelle 1 kleiner als ein vorausgehender Wert wird. Somit wird nach der Abtastung des gesamten Aufnahmeobjektes vom Meßinstrument 8 nur die größte Helligkeit angegeben. Entsprechend verhält sich die Widerstandszelle 1a,bei der aufgrund ihrer umgekehrten Polung eine Aufladung des Kondensators 4a immer nur dann erfolgt, wenn der Wert des Widerstandes größer

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als ein voraus gellender Wert ist. Somit erscheint am Meßinstrument 8a nach der „Abtastung des gesamten Aufnahmeberei-= ches der Wert für die kleinste Helligkeit»

Die Eingangsimpedanz der Transistoren 6 und 6a ist groß genug_s um die Spannung an den Kondensatoren 4· und 4a über verhältnismäßig lange Zeit aufrecht zu erhalten. Wenn die vorausgehend beschriebene Einrichtung gemäß IPig« 2 als Belichtungsmesser verwendet wird, läßt sich die richtige Belichtungseinstellung leicht aus den angezeigten Werten der Meßinstrument© 8 und 8a nach mehreren Meßvagängen unter Berücksichtigung partieller Helligkeitsbereiche des Aufnahmeobjektes ermitteln^

Nach Abschluß des Meßvorganges wird der Schalter 9 geöffnet, wobei sich gleichzeitig die Schalter 10 und 10a schließen, über welche sich die Kondensatoren 4 und 4-a entladen. Damit ist die photometrische Einrichtung erneut meßbereit. Durch eine kurzfristige Betätigung des Schalters 9 kann somit eine mehrfache Wiederholung der Meßung vorgenommen werden, wenn dies aus-besonderen Gründen gewünscht wird. Die zuletzt beschriebene photometrische Einrichtung ist auch besonders vorteilhaft für die Verwendung in Belichtungsmessern geeignet.

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Claims

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i 5 E I ! A I S ? H t C H E

Photometrische Einrichtung zur Lichtkontrastmessung mit einer lichtempfindlichen Widerstandszelle mid einer Meßwertanzeige, dadurch g e k e η π ζ eichnet , daß die mit einem kleinen Winkerbereich abtastende und lichtempfindliche Widerstandszelle (1) über einen Verbraucher (2) an eine Versorgungspannung angeschlossen ist, daß der Ladekreis eines Kondensators (4-) eine Diode (5) umfaßt, die zwischen den Kondensator und den Anschlußpunkt (A) für die lichtabhängige Ausgangsspannung der Widerstandszelle geschaltet und zum Kondensator hin in Durchlaßrichtung vorgespannt ist und daß die Ausgangsspannung am Anschlußpunkt (A) und die Kondensatorspannung an zwei Steuerelektroden eines Transistors mit hoher Eingangsimpedanz anliegen.

2. Photometrische Einrichtung nach Anspruch I₅ dadurch g e kennzeic hn e t , daß als .Transistor ein FeIdeffektransistor Verwendung findet und daß die Ausgangsspannung der Widerstandszelle an der Quellelektrode und die Kondensatorspannung an der Torelektrode anliegt.

3. Photometrische Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Widerstandszelle und der Verbraucher als Spannungsteiler wirksam sind und daß der Verbindungspunkt der Widerstandszelle mit dem Verbraucher der Anschlußpunkt (A) ist.

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Photometrische Einrichtung zur Lichtkontrastmessung mit einer lichtempfindlichen Widerstandszelle sowie einer Meßanzeige _two"bei der höchste und niedrigste Helligkeitswert festgestellt wird, dadurch gekennzeic hn e t , daß in einer Detektor- und Meßschaltung zwei lichtempfindliche Widerstandszellen (1, 1a) mit jeweils einem Verbraucher (2, 2a) eine Vergleichsschaltung "bilden, die an eine Versorgungsspannung (3) angeschlossen ist, daß der Vergleichsschaltung zwei gleiche, je eine Diode (5» 5a) und einen Kondensator (4, 4a) umfassende Ladekreise zugeordnet sind, wobei die Diode zum Kondensator hin jeweils in Durchlaßrichtung vorgespannt ist und daß die Kondensatorspannung zwischen zwei Elektroden jeweils eines Transistors mit hoher Eingangsimpedanz anliegt.

Photometrische Einrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet , daß die Vergleichsschaltung eine Brückenschaltung enthält und die Ladespannung für die beiden Kondensatoren (4, 4a) an zwei gegenüberliegenden Punkten (A, B) einer Brückendiagonale abgreifbar sind.

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