DE2007162C3 - Logarithmierende Schaltungsanordnung für die Belichtungszeitsteuerung eines Kameraverschlusses - Google Patents

Description

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Es sind Anordnungen zur Verschlußzeitstcuerung bei Kameras bekannt, bei denen gleichzeitig mit dem Öffnen des Kameraverschlusses ein /?C-Zeitkreis gestartet wird. Sobald bei diesen Anordnungen die Ladung des Kondensators einen vorgegebenen Spannungspegel erreicht, spricht ein Schwellwertschalter an und schließt den Kameraverschluß. Bei diesen Schaltungsanordnungen wird im allgemeinen der verwendete Fotowiderstand alls Ladewiderstand benutzt. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, bei einer Meßwertspeicherung den Ladestrom des Kondensators des Zeitkreises indirekt in Abhängigkeit vom Belichtungsmesser zu steuern. Ein anderer Vorschlag sieht einen unabhängigen Zeitkreis vor, dessen jeweiliger Ladezustand in einem Komparator mit der vom Belichtungsmesser gelieferten Spannung verglichen wird. Mit einer solchen Anordnung läßt sich eine angenähert logarithmische Zeitfunktion für die Verschlußsteuerung erreichen.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die eine exakte logarithmische Zeitfunktion für die Verschlußsteuerung liefert.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Maßnahmen.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß die Ladungsmenge, die dem Kondensator des Zeitkreises zu- bzw. abgeführt werden muß, in gleichen relativen Zeiträumen stets die gleiche sein muß. Es muß also in der Zeitspanne zwischen '/iooosec und '/ίου see die gleiche Lademenge zu- bzw. abgeführt werden wie beisnielsweise in der Zeitspanne zwischen 1 see und 2 see. Der Lade- bzw. Entladestrom muß also reziprok zur Zeit sein. Da mit diesem Strom eine Spannung logarithmisch verknüpft sein soll, war zu untersuchen, inwieweit ein Halbleiter als Entladewiderstand zum gewünschten Ziel führt.

Die Kennlinie einer Diode läßt sich bekanntlich durch folgende Gleichung wiedergeben:

. / U-U, I_{n =} _,

Ό '■

wobei bedeuten: /der jeweilige Strom, LJdie jeweilige Spannung, /0 der Anfangsstrom bei einer Anfangsspannung U₀ und Uc die Spannung, um welche die Spannung U geändert werden muß, damit sich der Strom / um den Faktor e=2,71 ändert. Diese Gleichung, welche den logarithmischen Zusammenhang zwischen Spannung und Strom wiedergibt, wird mit gewissen Abweichungen in Vorwärtsrichtung von allen Dioden erfüllt, in Sperrichtung aber auch von einigen Zenerdioden.

Benutzt man als Entladewiderstand eine Diode, die der genannten Gleichung gehorcht, so erhält man, wie sich mathematisch beweisen läßt, einen Zeitkreis, dessen Entladezeit sich exponentiell mit der Spannung ändert. Es gilt dann /0 T₀=CUc T₀ ist die Zeit, um die, gegen den Beginn der Verschlußöffnung verzögert, der Start des Zeitkreises erfolgt. Diese Zeit wird kleiner oder gleich der mit dem Verschluß erzielbaren kürzesten Öffnungszeit gewählt. Sie kann in Abhängigkeit von der Verschlußbetätigung mechanisch oder elektrisch dargestellt werden.

Soll im Zweierlogarithmus gerechnet werden, wie dies bei der Belichtungsmessung üblich ist, so ist an Stelle von U_e die Spannung einzusetzen, die bei dem Logariihmierungselement notwendig ist, um den Strom um den Faktor 2 zu ändern.

Beim in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel für die neue Schaltungsanordnung ist ein Ladekondensator 10 vorgesehen, der über einen Umschalter 11 von einem Spannungsteiler 12 mit einer Ladespannung LO versorgt wird. Durch Betätigung des Umschalters kann eine Diode 13 zum Kondensator 10 als Entladewiderstand parallel gelegt werden. Der Kondensator ist an den ivertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 14 gelegt, dem ein Relais 15 zur Steuerung des Verschlusses einer nicht mit dargestellten Kamera nachgeschaltet ist. Der nicht invertierende Eingang des Verstärkers 14 wird mit einer Spannung L/rgespeist, die linear mit dem Logarithmus des Reziprokwertes der gewünschten Verschlußzeit ansteigt, d. h. auch proportional den Lichtwerten. 1st die Ladespannung U₀ größer als die Spannung Ut am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 14 gewählt, so wird dieser voll durchgesteuert und beeinflußt das Relais 15 nicht. Wird nunmehr der Schalter U umgeschaltet, so entlädt sich der Kondensator 10 über die Diode 13 und sein Potential sinkt gemäß der in F i g. 2 gezeigten Kennlinie ab. Sinkt dieses Potential unter das Potential der Spannung Ur ab, so wird das Relais mit Strom beaufschlagt und schaltet um. Mit dein Relais 15 wird vorzugsweise das Schließen des Karncrnvcrschlusses gesteuert.

F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel als Belichtungsautomatik mit Meßwcrtspeicherung. Mit einem Fotowiderstand 20 wird die öbjcktleuchtclichte gemessen. Dieser Fotowiderstand muß einen konstanten Exponenten aufweisen. Er ist an den invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 21 gelegt, der eine Diode

22 im Gegenkopplungszweig aufweist. Der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers 21 wird mit einer Spannung beaufschlagt, die über der Diode eines aus einer Serienschaltung eines Ohmschen Widerstandes 23 und einer Diode 24 gebildeten Spannungsteilers ansteht. Die soweit beschriebene Anordnung wird von einer Gleichspannungsquelle 25 gespeist. Ein Kondensator 26 ist an die Schaltarme zweier Umschalter 27,28 gelegt. Der linke Kontakt des Umschalters 27 ist mit dem Schleifer eines Potentiometers 29 verbunden, welches zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers 21 und den Minuspol der speisenden Quelle gelegt ist und das dazu dient, auf den Wert des Exponenten des verwendeten Fotowiderstandes einzustellen. Der linke Kontakt des Umschalters 28 ist mit dem Schleifer eines Potentiometers 30 mit linearer Kennlinie verbunden, welches parallel zur speisenden Quelle 25 gelegt ist und es gestattet, Belichtungsparameter (z. B. Filmempfindlichkeit) in den Meßvorgang einzuschleusen. Der rechte Kontakt dieses Umschalters ist mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 31 verbunden, an dessen nicht invertierenden Eingang ein Speicherkondensator 32 gelegt ist sowie der Schaltarm eines Umschalters 33. Letzterer erlaubt es, einmal den Kondensator 32 mittels des zur Quelle 25 parallel gelegten Potentiometers 12 auf ein bestimmtes Potential aufzuladen oder über eine parallel geschaltete Diode 34 zu entladen. Vom Verstärker 31 wird ein Transistor 37 geschaltet, dessen Kollektor-Emitterstrecke in Serie zu einem Relais 35 liegt, welches dem Relais 15 der F i g. 1 entspricht. Zum Relais 35 ist ein Potentiometer 36 parallel gelegt, dessen Schleifer am rechten Schaltkontakt des Schalters 27 anliegt.

Der Operationsverstärker 21 liefert wegen der Diode 22 im Gegenkopplungszweig eine dem Logarithmus der Beleuchtungsstärke proportionale Ausgangsspannung. Mit dem Potentiometer 30 lassen sich beispielsweise Belichtungsparameter eingeben, welche auf der Empfindlichkeit des in der Kamera verwendeten Filmes oder deren Blendenöffnung beruhen. Die Differenz zwischen der Spannung des Schleifers des Potentiometers 29 und der Spannung des Schleifers des Potentiometers 30 isl proportional dem Logarithmus des Reziprokwertes der zu bullenden Verschlußzeit. Diese Spannung wird bei Linkslage der Schaltarme der Schalter 27, 28 in den Kondensator 26 eingespeist und gespeichert. Die Schalter 27, 28 sind mit Funktionsglied^rn der Kamera

ίο gekoppelt derart, daß für die Zeit der Belichtungsmessung die Schaltarme links liegen, dann in ihre Ruhestellung (wie dargestellt) zurückkehren und schließlich bei der öffnung des Verschlusses nach rechts bewegt werden, um die Spannung des Kondensators 26 in den Operationsverstärker 31 einzugeben. Zu Beginn der Entladung des Kondensators 32 hat der Verstärker 31 eine positive Ausgangsspannung, die beispielsweise angenähert der Spannung der Quelle 25 sein kann. Demzufolge ist der Transistor 37 gesperrt und das Relais 35 und das Potentiometer 36 spannungslos. Sinkt nun das Potential des Kondensators; 32 unter das Potential des Kondensators 26 ab, so wird die Ausgangsspannung des Verstärkers 31 negativ. Damit aber wird der Transistor 37 leitend und die Bauteile 35, 36 bekommen Spannung. Durch den Abgriff der Spannung am Potentiometer 36 und ihre Rückführung an den Kondensator 26 wird das gegenseitige Überschreiten der Spannungen noch beschleunigt. Das Relais 35 erhält also rasch die Spannung, die zum Ansprechen ausreicht. Das Relais kann beispielsweise das Schließen des Kameraverschlusses steuern.

Die gezeigte Schaltung nach Fig. 1 kann auch dazu benutzt werden, die Verschlußzeiten einer Kamera von Hand einzustellen, ohne daß dazu ein exponentiell gestufter Widerstand nötig wäre. Es genügt vielmehr als Zeitsteller ein (in der Figur gestrichelt dargestelltes) Potentiometer mit linearer Kennlinie, das an der Versorgungsspannung Un anliegt und an dessen Schleifer die Spannung Uj abgenommen wird.

Hierzu 1 Blatl Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Logarithrnierende Schaltungsanordnung für die Belichtungszeitsteuerung eines Kameraverschlusses mit Hilfe eines ÄC-Zeitkreises, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen dem Kondensator (10, 32) parallel schaltbaren Halbleiter (13, 34) aufweist, wobei dieser Halbleiter einen logarithmischen Zusammenhang zwischen Strom und Spannung hat, und daß diesem Zeitkreis eine Vcrgleichsstufe (14, 31) nachgeschaltet ist, welche die Spannung des Zei'kreises mit einer Spannung vergleicht, welche dem Logarithmus der zu bildenden Zeit proportional ist, und deren Ausgangssignal das Schließen des Kameraverschlusses steuert.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Vergleichsstufe ein Operationsverstärker (14,31) vorgesehen ist.

3. Schaltungsianordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der logarithmische Zeitkreis nach einer Zeit T₀ nach öffnen des Kameraverschlusses gestartet wird, wobei diese Zeit kleiner oder gleich der kürzesten Verschlußzeit des Kameraverschlusses ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese Zeit T₀ mechanisch oder elektrisch in Abhängigkeit vom Öffnungsglied des Kameraverschlusses abgeleitet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur manuellen Eingabe von Belichtungszeiten ein Potentiometer mit linearer Kennlinie vorgesehen ist.