DE2022719C3 - Einrichtung zur automatischen Belichtungssteuerung einer Kamera - Google Patents

Description

Einrichtung der in Rede stehenden Art zu schaffen, bei der eine vergleichsweise weit höhere Einstellgenauigkeit gewährleistet ist.

Bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schaltung so ausgelegt ist, daß die Stärke des vom Verstärker in der Antriebswicklung bewirkten Stroms, der entsprechend der in der zusätzlichen Spule induzierten Spannung vermindert wird, eine stetige Funktion des Beleuchtungsstärkepegels des lichtelektrisehen Wandlers ist, daß die zusätzliche Spule ortsfest angeordnet ist und daß der die Spannung dieser Spule induzierende Magnet starr mit dem beweglichen Glied verbunden ist Dadurch, daß die Stärke des vom Verstärker in der Antriebswicklung bewirkten Stroms in Abhängigkeit von der in der zusätzlichen Spule induzierten Spannung vermindert wird, ergibt sich im Unterschied zur bekannten Einrichtung eine proportionale Ansteuerung der Antrieibswicklung, d. h. eine echte Dämpfung des Antriebs des Systems im Unterschied zu der bekannten Einrichtung, bei der die Spannung der zusätzlichen Spule lediglich eine Verschiebung des Arbeitspunktes des Systems bewirkt. Dadurch, daß der die Spannung in der zusätzlichen Spule induzierende Magnet mit dem beweglichen Glied starr verbunden ist, wird die die Dämpfung bestimmende Spannung der zusätzlichen Spule unmittelbar aufgrund der Bewegung des beweglichen Glieds gewonnen. Hierdurch werden Fehler, wie sie bei der bekannten Einrichtung infolge des unvermeidlichen Spiels in der Schlitz-Stift-Verbindung zwischen der Scheibe und dem Winkelhebel sowie zwischen diesem und dem Blendenglied zwangsläufig vorhanden sind, vermieden. Ferner ist durch die starre Verbindung des Magneten mit dem beweglichen Glied die ortsfeste Anordnung sowohl der Antriebswicklung als auch der zusätzlichen Spule möglich, wodurch eine Reibungskraft oder ein Rück Stellmoment, die bei einer galvanischen Verbindung mit beweglich angeordneten Spulen unvermeidbar sind, nicht auftreten. . Im folgenJen ist die Erfindung anhand von zwei auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Schaltbild des ersten Ausführungsbeispiels und eine schematische Darstellung des mechanischen Teils des elektromechanischen Wandlers;

Fig.2 ein unvollständiges Schaltbild des zweiten Ausführungsbeispiels.

Vier Transistoren Qi, Qr, Qh und Q* sind in bekannter Weise zu einem als Ganges mit 10 bezeichneten komplementären Differ ««nzverstärker zusammengeschaltet Der Differenzverstärker 10 wird von einer Brückensci.altung gesteuert, welche aus Widerständen Ki, R₁, R_b und RC gebildet ist Der Widerstand Rt, ist vorzugsweise einstellbar, um das zunächst erforderliche Einstellen der Gleichgewichtslage des Differenzverstärkers zu erleichtern. Der Widerstand RC besitzt einen beleuchtungsabhängigen Widerstandswert und dient als lichtelektrischer Wandler. Er ist daher so angeordnet, daß er vom Szenenlicht beaufschlagt wird. Ein Schalter SW liegt in der Speiseleitung zwischen der Brückenschaltung und einer Spannlingsquelle V_1x. Er ist im Ausführungsbeispiel einpolig ausgebildet, weil der eine Pol der Spannungsquelle Kt und der andere Anschluß der Brückenschaltung geerdet sind.

Da die Arbeitsweise des Differenzverstärkers 10 bekannt ist, ist sie hier nur kurz erläutert. Wenn der Transistor Q₃ leitend geworden ist, weil über den Widerstand RC an seine Basis ein ausreichend hohes

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Potential angelegt worden ist, wird der Transistor Qi ebenfalls leitend, da nunmehr an seine Basis ober die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors Qi und den Widerstand RC ein ausreichend negatives Potential angelegt wird. Entsprechend wird, wenn der Transistor Qt durch ein positives Potential an seiner Basis leitend gemacht wird, der Transistor Q₂ durch ein ausreichend hohes negatives Potential, das über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors Q« an die Basis des Transistors Qz gelangt, leitend. Wenn der Transistor Qi leitend ist, wird eine erste Antriebsspule L\ eines elektromechanischen Wandlers erregt, da diese Spule im Kollektorkreis des Transistors Qi liegt Entsprechend wird im leitenden Zustand des Transistors Q₂ eine zweite Antriebsspule L₂ erregt, da diese im Kollektorkreis des Transistors Qj liegt Die zweite Spule L₂ wird im entgegengesetzten Sinne wie die erste Spule Li erregt, d.h., die von den beiden Spulen erzeugten elektromagnetischen Felder sind einander entgegengerichtet

Der elcktromcchanische Wandler weist femer einen Permanentmagneten 11 auf, der bezüglich der beiden Antriebsspulen L\ und L₂ so angeordnet ist daß er in der einen oder anderen Richtung der beiden durch einen Doppelpfeil 18 angedeuteten, entgegengesetzten Richtungen bewegt wird, je nachdem, ob die Spule L₁ oder die Spule L₂ stärker erregt ist

Der Permanentmagnet U ist mechanisch mittels eines schematisch dargestellten Verbindungsteile 12 mit einer ebenfalls schematisch dargestellten Blendenplatte 13 gekuppelt Bei einer Verschiebung des Permanentmagneten 11 bewegt sich deshalb di« Blendenplatte 13 im gleichen Maße in der einen oder anderen Richtung der beiden durch einen Doppelpfeil 19 angedeuteten, entgegengesetzten Richtungen. Die Blendenplatte 13 besitzt zwei dreieckförmige Blendenöffnungen 14 und 15. Die Blendenöffnung 14 ist im Strahlengang des auf den Widerstand ÄCgerichteten Lichtes angeordnet und steuert den auf diesen Widerstand auftreffenden Lichtstrom. Die Blendenöffnung 15 ist im Strahlengang des durch eine Linse 16 angedeuteten Objektivs der Kamera angeordnet und steuert im gleichen Sinne wie die Blendenöffnung 14 den auf einen Film 17 auftreffenden Lichtstrom.

Wie F i g. 1 zeigt weist der elekiromechanische Wandler außer der durch die beiden Antriebsspulen L\ und L₂ gebildeten Antriebswicklung 2 eine Gegenkopplungsspule Fb auf, die ebenfalls induktiv mit dem Permanentmagneten 11 gekoppelt ist.

Geht man zunächst davon aus, daß die Lichtintensität, mit der der Widerstand ÄCbeaufschlagt wird, gerade so groß ist daß die Brückenschaltung sich im Gleichgewicht befindet, also RORb = R\IRi ist, dann befindet sich auch der Differenzverstärker 10 im Gleichgewichtszustand, d. h. alle Transistoren sind nichtleitend. Auf den Permanentmagneten 11 wird daher von den beiden Antriebsspulen L, und L₂ keine Kraft ausgeübt.

Die Lichtintensität, welche diesen abgeglichenen Zustand der Brüd.enschaltung herbeiführt, ist dabei so gewählt, daß sie diejenige Größe besitzt, die erforderlich ist, um den Film 17 richtig zu belichten. Der einstellbare Widersland Rb ermöglicht es, die Brücke bei jeder gewünschten Lichtintensität und damit jeder als richtig erachteten Be.ichtungdes Films abzugleichen.

Fällt die HelligAcit unter den für die richtige Belichtung erforderlichen Pegel, so wird die Beleuchtung des Widerstandes RC vermindert. Das Verhältnis RORb ist nunmehr größer als das Verhältnis Λ1/Λ2. Der

Differenzverstärker liefert nun einen Erregerstrom durch die Antriebsspule L\. Da die Antriebsspule L\ den Permanentmagneten in einer Richtung zu bewegen sucht, welche zu einer VergröBerung der wirksamen Blendenöffnungen der Blendenplatte 13 führt, wird durch die Erregung der Antriebsspule L\ eine solche Bewegung ausgelöst Die Folge ist eine VergröBerung der auf den Widerstand RC und den Film 17 auftreffenden Lichtströme.

Steigt hingegen der den Widerstand RCund den Film 17 erreichende Lichtstrom über den für eine richtige Belichtung erforderlichen Pegelwert an, dann wird das Verhältnis ROR_b kleiner als das Verhältnis R₁ZR₂. Dies bewirkt eine Erregung der Antriebsspule Li, wodurch der Permanentmagnet 11 im Sinne einer Verkleinerung der wirksamen Blendenöffnungen verschoben wird.

Der Idealfall bei den beiden oben beschriebenen Regelvorgängen ist derjenige, daß die Bewegungen des Permanentmagneten 11 und der Blendenplatte 13 gerade so groß sind, um die Abweichung der Lichtströme vom richtigen Pegelwert vollständig zu beseitigen. Hierzu ist erforderlich, daß die Bewegung der Blendenplatte 13 genau dann aufhört, wenn die richtige Blendenöffnung erreicht ist. Bei den bekannten automatischen Belichtungssteuerungen besteht jedoch die Tendenz zu einer »Überkorrektur«, d. h. zu einer Verschiebung der Blendenplatte über die richtige Stellung hinaus und zu einem mehrmaligen Hin- und Herschwingen. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel können derartige Erscheinungen nicht auftreten. In der Gegenkopplungsspule Fj, wird nämlich bei jeder Bewegung des Permanentmagneten 11 eine Spannung induziert, deren Größe proportional der Geschwindigkeit des Magneten relativ zur Gegenkopplungsspule Fb ist. Die Gegenkopplungsspule ist, wie Fig. 1 zeigt, an die Brückenschaltung und den Differenzverstärker angeschlossen, und zwar so, daß die in ihr induzierte Spannung den Differenzverstärker in einem der Bewegung des Permanentmagneten 11 entgegengerichteten Sinne steuert.

Die Gegenkopplungsspule Ft ist zu diesem Zwecke wodurch der Transistor Qi im Sinne einer Verminde rung seiner Leitfähigkeit gesteuert wird. Umgekehrt wird bei einer über den vorgegebenen Pegelwert ansteigenden Beleuchtung die Basis des Transistors
positiver, wodurch dieser Transistor leitend wird und auch den Transistor Q\ leitend macht, der damit einen Erregerstrom an die Antriebsspule L\ liefert. Die Antriebsspule L\ bewegt im erregten Zustand den Permanentmagneten 11 im Sinne des Schließens der Blendenöffnung 14 und IS. Bei dieser Bewegung wird in der Gegerikopplungsspule F& eine Spannung induziert die die Basis des Transistors ζ>< positiver macht und diesen daher in den leitenden Zustand übergehen läßt Damit wird auch der Transistor Q₂ leitend. Die Folge ist eine Erregung der Antriebsspule L₂, welche der Antriebsspule L\ entgegenwirkt.

Kondensatoren Ci, C₂ und Cj dienen dazu, hochfrequente Schwingungen zu verhindern, die von einer Kopplung zwischen den Antriebsspuien L\ und L₂ der Gegenkopplungsspule Fbherrühren.

Die im elektromagnetischen Wandler angeordnete und induktiv mit dem Permanentmagneten gekoppelte Gegenkopplungsspule Fb und ihre Verbindung mit der Brückenschaltung und dem Differenzverstärker in dei Weise, daß eine bremsende oder dämpfende Wirkung auf den Permanentmagneten ausgeübt wird, stellt eins wirksame und wirtschaftliche Verbesserung der Einrich tung zur Belichtungssteuerung dar, weil mit äußers einfachen Mitteln eine Überkorrektur und ein Schwin gen verhindert wird. Vorteilhaft ist hierbei ferner, da[ die Gegenkopplungsspule in keiner Weise die Wirksam keit der Steuerung beeinträchtigt Insbesondere vergrö Bert sie nicht die träge Masse der bewegbaren Teile de; Systems.

Selbstverständlich wäre es auch möglich, einzelne Blendenblätter anstelle der im Ausfühmngsbeispie vorgesehenen Blendenplatte zu verwenden. Ferne: kann natürlich mittels des elektromechanischen Wand Iers die Verschlußöffnungszeit statt der Blendenöffnung gesteuert werden. Hierbei müßte der lichtelektrisch« Wandler aber trotzdem mit einer variablen Blendf

an den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen Rt und R₂ angeschlossen. Da die in der Gegenkopplungsspule induzierte Spannung proportional der Geschwindigkeit des Permanentmagneten relativ zur Gegenkopplungsspule ist, ist die Bremswirkung ebenfalls proportional der Geschwindigkeit Die Gegenkopplung bewirkt also eine geschwindigkeitsabhängige Dämpfung. Mit anderen Worten ausgedrückt ermittelt die Gegenkopplur^sspule Fb die Geschwindigkeit des Permanentmagneten und steuert den Differenzverstärker gegensinnig, wodurch die Antriebskraft für den Permanentmagneten und dessen Geschwindigkeit vermindert wird.

Wenn beispielsweise die Beleuchtung des Widerstandes RC unter den vorgegebenen Pegelwert fällt, wird das Potential an der Basis des Transistors Qj negativer, wodurch der Transistor Qj weiterhin nicht-leitend bleibt Die Basis des Transistors Qa wird hingegen positiver, wodurch dieser Transistor und damit auch der Transistor Q₂ leitend wird. Der vom Transistor Qz gelieferte Strom erregt die Antriebsspule L₂, weiche den Permanentmagneten 11 im Sinne des öffnens der Blendenöffnungen 14 und 15 bewegt Bei dieser Bewegung wird in der Gegenkopplungsspule Fb eine Spannung induziert welche das Potential an der Basis des Transistors <?< in negativer Richtung verschiebt Es könnten auch andere Arten von Verstärkerr verwendet werden. Der im Ausführungsbeispiel vorge

4> sehene Differenzverstärker hat jedoch insofern Vortei Ie, als er den Anschluß von Antriebsspulen mit relativ niedrigem Widerstand gestattet was die Erzielung größerer Antriebskräfte für den Magneten ermöglicht Außerdem benötigt ein solcher Verstärker kein«

so konstante Speisespannung, weil sich der Gleichge wichtspunkt nicht ändert, wenn sich die Spannung verändert Lediglich die auf den Magneten ausgeübt« Kraft nimmt beispielsweise ab, wenn die Spannung absinkt Es ist deshalb möglich, die Einrichtung zui Steuerung der Belichtung aus denselben Batterien zi speisen, an die auch ein Motor, der beispielsweise ii einer Laufbildkamera den Filmantrieb bildet ange schlossen ist Weiterhin ist diese Belichtungssteuerungs einrichtung wegen der Schwingungsunterdrückung be einem Verstärker der beschriebenen Art unempfindiicl gegen einen beträchtlich hohen Anteil an Störspannun gen in der von der Spannungsquelle gelieferte! Spannung, wie sie beispielsweise auftreten, wenn de Antriebsmotor einer Laufbildkamera läuft und gleich zeitig die Belichtungssteuerung eingeschaltet ist

Wie Fig.2 zeigt kann auch mit einer einzigei Antriebsspuie L₃ für den Permanentmagneten gearbei tet werden. Ersetzt man die Antriebswicklung 2 de:

Ausführungsbeispicls gemäß F'ig. 1 durch die in I i g. 2 dargestellte Schaltung, dann wird durch die Anlriebsspule 3 solange kein Strom fließen als der Spannungsabfall an zwei in Reihe geschalteten Widerstünden Wj und IU gleich groß ist. Diese Ueihcnschaltung liegt parallel 5 zur Antriebsspulc /.j. Werden die Spannungsabfälle an (Ir? Widerständen K\ und Kt ungleich, dann wird die Anti ichspule /.j im Ausmaß- dieses Unterschiedes und in Richtung der Abweichung vom Glcicligcwichtspunkt erregt

Das Aiisführiingsbeispiel gemäß l-'ig. 2 ist nicht so wirkungsvoll wie das Ausführungsheispiel gemäß I ig. I. Cs gestattet aber die Verwendung eines einfacheren Wandlers und kann deshalb in manchen

(•'allen vorteilhafter sein.

Im Interesse einer möglichst einfachen zeichnerischen Darstellung ist der clcktromcchanische Wandler nur schematisch dargestellt. Seine tatsächliche Ausführung ist in verschiedener Weise möglich. Beispielsweise kann ein drehbar gelagerter, trommeiförmiger Permanentmagnet vorgesehen sein, der sich innerhalb der Antriebsspulen und der Gegenkopplungsspule bewegen kann. Es können aber auch zwei getrennte Magnete auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sein, wobei Antricbsspulcn um den einen Magneten und die (iegcnkopplungsspule um den anderen Magneten gelegt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche;

1. Einrichtung zur automatischen Belichtungssteuerung einer Kamera, mit einem beweglichen Glied zur Veränderung der Belichtung, das durch einen elektromechanischen Wandler steuerbar ist, der mindestens eine Antriebswicklung besitzt, mit einem vom Szenenlicht beleuchtbaren lichtelektrischen Wandler zum Erzeugen eines elektrischen Signals in Abhängigkeit von der ihn beaufschlagten Beleuchtungsstärke, die mittels des beweglichen Glieds durch die Tätigkeit des elektromechanischen Wandlers beeinflußbar ist, mit einer vom Signal des lichtelektrischen Wandlers gesteuerten, einen Ver- is stärker enthaltenden elektrischen Schaltung zum Betreiben des elektromechanischen Wandlers in der Weise, daß das bewegliche Glied in einem ersten Wirkungssinn verstellt wird, wenn der den lichtelektrischen Wandler beaufschlagende Beleuchtungs- stärkepegei einen gegebenen Wert übersteigt, und das bewegliche Glied in dem entgegengesetzten Wirkungssinn verstellt wird, wenn der den lichtelektrischen Wandler beaufschlagende Beleuchtungsstärkepegel den gegebenen Wert unterschreitet, und mit einer im elektromechanischen Wandler angeordneten, zusätzlichen Spule, deren mittels eines Magneten induzierte, der Richtung und Geschwindigkeit der vom elektromechanischen Wandler erzeugten Bewegung entsprechende Spannung den Verstärker i~n entgegengesetzten Sinne wie das Signal des lichtelektrischen Wandlers ansteuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung so ausgelegt ist, daß d'c Stärke des vom Verstärker (10) in der Antriebswicklung (L,, L₁; L₃) " bewirkten Stroms, der entsprechend der in der zusätzlichen Spule (Fb) induzierten Spannung vermindert wird, eine stetige Funktion des Beleuchtungsstärkepegels des lichtelektrischen Wandlers (RC) ist, daß die zusätzliche Spule (F_b) ortsfest angeordnet ist und daß der die Spannung dieser Spule (Fb) induzierende Magnet (11) starr mit dem. beweglichen Glied (13) verbunden ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (10) der elektrischen « Schaltung vier Transistoren (Q_x, Q₂, Q₃, (?₄) umfaßt, von denen der erste (Q\) den Erregerstrom der ersten Spule (Lt) der Antriebswicklung steuert und selbst vom zweiten Transistor CQj) gesteuert ist und der dritte (Q₁) den Erregerstrom der zweiten Spule w (L₂) der Antriebswicklung steuert und selbst vom vierten Transistor (QÄ) gesteuert ist, und daß eine Brückenschaltung mit vier Widerständen (RC, Rb. R\, Rt) vorgesehen ist, an deren Verbindungspunkt zwischen dem ersten und dem zweiten Widerstand κ (RC bzw. Rb) die Basis des zweiten Transistors (Qi) und an deren Verbindungspunkt zwischen dem dritten und vierten Widerstand (Ry bzw. R₂) dsis eine Ende der zusätzlichen Spule (Fb) angeschlossen ist, deren anderes Ende mit der Basis des vierten Transistors (Qa) verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als erster Widerstand ein den lichtelektrischen Wandler bildender Photowiderstand (TfQvorgesehen ist. < >5

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur automatischen Belichtungssteuerung einer Kamera, mit einem beweglichen Glied zur Veränderung der Belichtung, das durch einen elektromechanischen Wandler steuerbar ist, der mindestens eine Antriebswicklung besitzt, mit einem vom Szenenlicht beleuchtbaren lichtelektrischen Wandler zum Erzeugen eines elektrischen Signals in Abhängigkeit von der ihn beaufschlagenden Beleuchtungsstärke, die mittels des beweglichen Glieds durch die Tätigkeit des elektromechanischen Wandlers beeinflußbar ist, mit einer vom Signal des lichtelektrischen Wandlers gesteuerten, einen Verstärker enthaltenden elektrischen Schaltung zum Betreiben des elektromechanischen Wandlers in der Weise, daß das bewegliche Glied in einem ersten Wirkungssinn verstellt wird, wenn der den lichtelektrischen Wandler beaufschlagende Beleuchtungsstärkepegel einen gegebenen V/ert übersteigt, und das bewegliche Glied in dem entgegengesetzten Wirkungssinn verstellt wird, wenn der den lichtelektrischen Wandler beaufschlagende Beleuchtungsstärkepege! den gegebenen Wert unterschreitet, und mit einer im elektromechanischen Wandler angeordneten, zusätzlichen Spule, deren mittels eines Magneten induzierte, der Richtung und Geschwindigkeit der vom elektromechanischen Wandler erzeugten Bewegung entsprechende Spannung de;) Verstärker im entgegengesetzten Sinne wie das Signal des lichtelektrischen Wandlers ansteuert

Eine Einrichtung dieser Art ist bereits bekannt, vgl. FR-PS 15 13 310. Die bekannte Einrichtung arbeitet was die Genauigkeit der Einstellung der Belichtung anbelangt nicht zufriedenstellend. Durch die zusätzliche Spule, die bei der bekannten Einrichtung zusammen mit der Antriebsspule auf dem Rotor des elektromechanischen Wandlers angeordnet ist welcher über eine Scheibe, eine Stift-Schlitz-Verbindung und einen Winkelhebel das bewegliche Blendenglied der Kamera antreibt soll einer Neigung abgeholfen werden, die bei derartigen Belichtungssteuereinric^'.ungen allgemein auftritt nämlich der Gefahr des Pendeins des Systems beim Einstellvorgang. Ein Pendeln beim Einstellvorgang ergibt sich bei derartigen Einrichtungen dann, wenn nach dem Ausschalten des durch die Antriebswicklung des elektromechanischen Wandlers fließenden Stroms durch die Trägheit des Systems der gewünschte Einstellpunkt überlaufen wird, d. h, wenn beim Einstellvorgang gewissermaßen eine »Überkorrektur« durchgeführt wird. Durch die zusätzliche Spule der bekannten Einrichtung wird erreicht daß der durch die Antriebswicklung fließende Strom vorzeitig ausgeschaltet wird, bevor der eigentliche Einstellpunkt erreicht ist.

Die durch das vorzeitige Ausschalten des Stroms erreichte Verbesserung der Genauigkeit ist nicht ausreichend. Um ein Pendeln des Systems mit Sicherheit zu vermeiden, muß auch bei Vorhandensein der zusätzlichen Spule bei der bekannten Einrichtung der Bereich der Werte des Beleuchtungsstärkepegels, in dem die Antriebswicklung stromlos ist, verhältnismäßig groß gehalten werden. Außerdem ergeben sich Ungenauigkeiten durch jedwede Änderung in den Reibungsverhältnissen des elektromechanischen Wandlers. Schließlich treten Ungenauigkeiten aufgrund des mechanischen Spiels zwischen der Antriebswicklung und der zusätzlichen Spule und dem beweglichen Blendenglied dadurch auf, daß die Kupplung über eine Getriebekette erfolgt, die eine Scheibe, eine Stift-Schlitz-Verbindung und einen Winkelhebel aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine