DE2117532A1

DE2117532A1 - Elektronische Verschlußeinrichtung

Info

Publication number: DE2117532A1
Application number: DE19712117532
Authority: DE
Inventors: Asao Tokio Watanabe
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1970-04-14
Filing date: 1971-04-10
Publication date: 1971-10-28
Also published as: US3679905A; DE2117532B2; JPS4837605B1

Description

Nippon Kogaku K.K. ^Gase

Tokyo, Japan

Elektronische Verschlußeinrichtung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Verschlußeinrichtung.

Bei der einen elektronischen Verschluß aufweisenden sogenannten TTL-Kamera, bei der die Belichtungsmessung durch das Objektiv erfolgt, und insbesondere bei einer einäugigen Spiegelreflexkamera wird die Intensität des von einem Objekt kommenden Lichts mit Hilfe eines hinter einem Kameraobjektiv angeordneten, die durch das Kameraobjektiv eindringenden Lichtstrahlen erfassenden fotoelektrischen Elements in ein elektrisches Signal umgewandelt. Um eine automatische Belichtungssteuerung mit dem auf diese Weise erzeugten elektrischen Signal durchzuführen, muß die unmittelbar vor dem Hochklappen des Spiegels aus dem Strahlengang des ein Bild von dem Objekt auf einer Filmebene erzeugenden Lichts erfaßte Lichtintensität zeit weilig gespeichert werden, damit die Belichtungszeit genau in Abhängigkeit von dieser gespeicherten Information bzw. diesem elektrischen Signal gesteuert werden kann. Zu diesem Zweck wurde bereits ein System vorgeschlagen, bei welchem die Beleuchtungsstärke des vom Objekt ausgestrahlten Lichts in einem Speicher, z.B. einem Kondensator, als ein

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Signal gespeichert wird, welches einen zu einem Logarithmus der gemessenen Lichtintensität proportionalen Wert darstellt. Wenn, ein Verschluß betätigt wird, wird ein Verschluß-Betätigungssignal in Form eines Signals abgeleitet, dessen Wert proportional zu einem Exponenten einer gespeicherten Spannung ist. Bei diesem System wird sowohl eine logarithmische Transformationsschaltung als auch eine Fumerus-Trans-. formationsschaltung (im folgenden antilogarithmisehe Transformationsschaltung genannt) verwendet; dabei ist jedoch eine komplizierte Einstellung erforderlich, um die Charakteristiken der beiden Schaltungen einander anzupassen. Außer-

dem ändern sich die Charakteristiken dieser Schaltungen bei Temperaturänderungen und infolge Alterung, so daß es äußerst schwierig ist, eine automatische Verschlußzeitbetätigung mit einem gewünschten Grad Genauigkeit zu erzielen.

Es ist daher Hauptziel der vorliegenden Erfindung, eine elek-" tronische Verschlußeinrichtung anzugeben, welche die mit bekannten elektronischen Verschlußeinrichtungen verbundenen Probleme überwindet, einfach aufgebaut und einzustellen ist und ohne Beeinträchtigung durch Temperaturänderungen und Alterungserscheinungen genau und zuverlässig arbeitet.

Die erfindungsgemäße elektronische Verschlußeinriehtung zeichnet sich, kurz gesagt, dadurch aus, daß eine Schaltung

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zur Erzeugung einer Spannung, deren Größe proportional zu einem Logarithmus der Stärke des von einem die Lichtintensität von einem Objekjimessenden fotoelektrischen Element erzeugten Stroms ist, auch als antilogarithmische Transformationsschaltung zum Steuern der Verschlußzeit verwendet wird, wodurch die Änderung bezüglich der temperatur- und alterungsabhängigen Charakteristiken eines die logarithmische Transformation durchführenden Bauelements automatisch korrigiert werden kann, und außerdem ist ein Element, das die Lichtintensität oder ein für diese repräsentative Signal speichern kann, in der logarithmischen Transformailonsschaltung angeordnet, um den störenden Einfluß der Änderung der Temperatureharakteristik und der Alterung auf die Speicherschaltung zu eliminieren»

In der Zeichnung zeigt die einzige Figur ein Schaltdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Gemäß der Figur ist ein Anschluß einer Fotozelle P geerdet undder andere Anschluß mit einem festen Kontakt b eines Schalters S₁ verbunden, zu dem ein weiterer fester Kontakt a gehört. Ein durch einen Schalter Sp überbrückter Zeit-Begrenzungskonaensator Cs ist mit einem Anschluß an den festen Kontakt a des Schalters S. undjmit seinem anderen Anschluß mit dem Ausgang B* bzw. B einer Steuerschaltung F bzw eines Operationsverstärkers OP verbunden. Die Steuerschaltung F dient zum Steuern eines Magneten, der seinerseits den Verschluß betätigt. Der positive Ein-

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gangsanschluß (+) des Operationsverstärkers OP ist geerdet, und der negative Eingangsanschluß (-) ist mit dem beweglichen Kontakt des Schalters S. und bei A mit einem Eingangs ans chluß der Diode D₁ verbunden. Der Ausgangsanschluß der Diode D₁ ist an die Source-Elektrode eines Feldeffekttransistors Q angeschlossen, die über einen Widerstand auch mit dem negativen Pol einer Spannungsquelle (-) verbunden ist. Die Gate-Elektrode G des Feldeffektransistors Q ist über einen Schalter S. mit dem Verbindungspunkt B zwischen dem Zeit- Begrenzungskondensator Os und dem Operationsverstärker Op verbunden. Die Gate-Elektrode G ist außerdem über einen Kondensator 0 an einen Schalter S^ angeschlossen. Der Schalter S-3 weist einen geerdeten festen Kontakt b¹ und einen mit dem positiven Pol einer anderen Spannungsquelle Ep verbundenen festen kontakt a' auf; der negative Pol der Spannungsquelie Ep ist geerdet.

Die Diode D₁, der Operationsverstärker Op und der Feldeffekttransistor Q bilden während der Lic-htmessung eine logarithmische Komprimierungsschaltung und während der Messung bzw, Bestimmung der Verschlußzeit eine logarithmische Dehnungsschaltungö Der Kondensator 0 bildet einen Speicher; die Steuerschaltung F steuert den Magneten, der seinerseits den Verschluß betätigt. Die Wählschalter S₁ und S₂ bilden eine Wählvorrichtung,

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Der von der Fotozelle P erzeugte Strom ist proportional zur Intensität des auf die Fotozelle fallenden Lichts, wenn die Lichtintensität von einem Objekt gemessen wird₀ Wenn der bewegliche kontakt des Schalters S. mit dem festen Kontakt b in Verbindung steht, wird der von der Fotozelle P erzeugte Strom über den mit dem negativen Anschluß des Operationsverstärkers OP verbundenen Verbindungspunkt A an den Eingangsanschluß der Diode D. angelegt. Wenn der Eingangswiederstand des Operationsverstärkers OP ausreichend groß gewählt wird, so ist der in den Verstärker Op fließende Strom vernachlässigbar gering, so daß davon ausgegangen werden kann, daß der Gesamtsirom i von der Fotozelle P in die Diode D. fließt»

Y/enn der Schalter S* geschlossen ist, so wird der Ausgang des Operationsverstärkers Op an die Gate-Elektrode G des Feldeffekttransistors Q angelegt. Da der Ausgangsanschluß der Diode D₁ mit der Source-Elektrode S des Feldeffekttransistors Q verbunden ist, wirkt letzterer als Source-Elektroden-Folger, bei dem keine Phasenumkehr eintritt„ Betrachtet man den Eingangsanschluß des Operationsverstärkers OP und die Source-Elektrode S des Feldeffekttransistors Q, so können diese als Operationsverstärker OP angesehen werden. Der positive Eingangsanschluß (+) des Operationsverstärkers OP ist geerdet, während der andere Anschluß der Fotozelle P ebenfalls ge erdet ist, so daß das Potential an dem negativen Eingangsanschluß

Ji=. (-) des

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Operationsverstärkers OP bei Betrieb im wesentlichen gleich demjenigen an dem positiven Anschluß (+) ist. Mit an deren Worten, das Potential an dem negativen Eingangsanschluß (-) wird das Erdpotential oder zu null. Das heißt, daß der Strom von der kurzgeschlossenen Fotozelle P abgeleitet werden kann, so daß eine bqssere Proportionalität bei der Messung erreicht werden kann und der Effekt des Dunkelstroms infolge Vorspannungsumkehr eliminiert v/erden kann. Dadurch wird eine idealisierte Messung möglich.

Bei der Messung hat die folgende Beziehung Gültigkeit:

wobei L = der Lichtstrom oder die Intensität des einfallenden Lichts undo<^eine Konstante der Fotozelle ist.

Da das Potential an der Verbindungsstelle oder dem Ausgangsanschluß A null ist und derStrom i in die Diode D^ hineinfließt, ist das Potential e an der Source-Elektrode S des Feldeffekttransistors Q

e = -Eo.log. (i/lo) (2)

wobei Eo und Io die von der Temperatur der Diode D.. abhängigen Konstanten sind, und Eo gegeben ist durch

Eo = 2,3o3 kt/q (3)

wobei K die Boltzmann-Konstante, T die absolute Temperatur und ei die Elektronenladung ist.

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Wenn der feste kontakt "b des Schalters S-, bei der Messung geschlossen ist, wird der kondensator G auf eine Spannung aufgeladen, welche gleich der Summe der Spannung e gemäß Gleichung (2) und der Potentialdifferenz e_&s zwischen den Gate- und Source-ELektroden des Feldeffekttransistors Q ist. Das bedeutet, daß der Kondensator G auf eine Spannung aufgeladen wird, die durch

⁶C=^ ^{+ e}GS (4)

gegeben ist.

Nach Beendigung der Messung werden die festen Kontakte a und a' der Schalter S₁ undS^ geschlossen und der Schalter oder kontakt S- geöffnet. Die durch die Gleichung (4) gegebene und am Kondensator C liegende Spannung bleibt jedoch solange ungeändert, wie der Gate-Strom des Feldeffekttransistors Q ausreichend klein ist. Demzufolge wird die Spannung der Span» nungsquelle Ep zu der Gate-Spannung e~ des Feldeffekttransistors Q addiert. Das bedeutet,

Da der Feldeffekttransistor Q als Source-Elektroden-Folger wirkt» bleibt die Gate-Source-Spannung &„„ konstant, so daß sich für das Potential e* an der Source-Elektrode S des Feldeffekttransistors Q ergibt

^e' ^{= e}G " ^eGS (6) '

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BAD ORIGINAL

Setzt man Gleichung (6) in Gleichung (5) ein, so ergibt sich

e^f = e + Ep (7)

In diesem Falle ist der positive Eingangsanschluß (+) des Operationsverstärkers OP geerdet, so daß das Potential bei A null ist. Demzufolge steht das durch die Gleichung (7) gegebene Potential e¹ an der Diode D. an. Aus der Gleichung (2), welche die allgemeine Diodengleichung ist, laßt sich der von dem Verbindungspunkt A in die Diode D. fließende Strom i¹ wie folgt ausdrücken

e¹ = Eo log (i'/lo) (8)

oder i» = Io.10"^e'/^Eo (8»)

Setzt man Gleichung (8¹) in die Gleichung (7) ein, so ergibt sich

i· - io.io-^e/^Eo.io-^Bp/Eo O)

Da Gleichung (2) wie folgt umgeschrieben werden kann i^f = Io.iO"^e/^Eo (10)

läßt sich Gleichung (y) wie folgt schreiben

•i ι _ i ι π ~Sp/Eo /₁₁ %

1=1. IUo K I U

Da der feste Kontakt des Schalters S.. geschlossen ist, wirkt die Schaltung als Integrierschaltung, d_oh„ wenn der Kontakt S₂ zu Beginn der Verschlußauslösung geöffnet wird, so fließt der Strom i¹ vom Ausgangsanahluß B des Operationsverstärkers OP über den Kondensator Cs in die Diode D₁, wobei

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das Potential an der Verbindungsstelle A null "bleibt, bis der Operationsverstärker gesättigt ist₀ Dadurch, wird das Potential e_B an der Verbindungsstelle B proportional zur Zeit t und ist gegeben durch

e_B = i'.t/Os (12)

Das Potential am Eingangsanschluß B¹ der Steuerschaltung P wird auf demselben Wert wie das Potential am Punkt B gehalten. Der Verschluß kann geschlossen werden, wenn das Potential e_B am Eingangsanschluß B einen vorgegebenen Potentialpegel e-oQ erreicht hat. Die Zeitspanne bzw» die erforderliche Verschlußöffnungszeit, bei der das Potential e^. an dem Eingangsanschluß B' den vorgegebenen Pegel e·™ erreicht hat, ist gegeben durch

e_m = i'.to/Cs (13)

Setzt man Gleichung (13) in. Gleichung (11) ein, so ergibt sich

to.i.10"^Sp/^So = ^e _B0«^Gs = konstant (14)

Setzt man Gleichung (1) in Gleichung (14) ein, so ergibt sich

' = konstant (15)

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß durch geeignete Wahl der Spannung der Spannungsquelle Ep eine Blendenöffnung oder eine Filmempfindlichkeit eingestellt und die Bedingungen zum Betätigen des Verschlusses (genau in Abhängigkeit von der Lichtintensität des Objekts) erfüllt werden können. Wie zugehen ist, ist nur Eo der temperaturabhängigen konstanten Eo und Io der Diode D₁ nicht in der Gleichung (15)

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/σ

enthalten. Das bedeutet, daß die Konstante Io, die durch eine Temperaturänderung und Alterungserscheinungen besonders beeinflußt wird, eliminiert ist.

Die Beziehung zwischen der von der Spannungsquelle Ep gelieferten Spannung, einem Größenfäktor K pro Blendenschritt und einer Zahl η der Schritte kann ausgedruckt werden

Kn₁ Ep/Eo ( α c,\

= 1o ^r/ (16;

oder Ep = n.Eo.log K (16¹)

Aus derGleichung (16·) ist zu sehen, daß die Spannung Ep proportional zur Zahl der Schritte η ist,. Das bedeutet, daß die Einstellung Leicht durchgeführt werden kann.

Der im vorliegenden Ausführungsbeispiel benutzte Operationsverstärker OP kann in einfacher V/eise als zweistufiger Differenzialverstärker mit zwei, seine Eingangsstufe bildenden Feldeffekttransistoren aufgebaut sein. Es isb selbstverständlich möglich, einen Fotowiderstand oder dergleichen zusammen mit einer geeigneten Spannungsqiielle anstelle der oben beschriebenen Fotozelle P zu verwenden. Die Bezugsspannungsquelle Ep kannin äquivalenter v/eise mit der Diode D., in Reihe geschaltet werden, indem sie gegenphaäg zum positiven Eingangsanschluß (+) des Operationsverstärkers geschaltet wird ο Statt der Diode D., kann ein anderes geeignetes Element, z.B. ein Transistor, verwendet werden. Außerdem kann an Stelle des Source-Slektroden-Folgers ein Verstärker mit

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einem einfachen Feldeffekttransistoreingang benutzt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde die Bezugs- oder korrekturspannungsquelle Ep als mit dem Kondensator 0 in Reihe liegend angegeben; selbstverständlich kann die Bezugsspannungsnuelle Ep mit entgegengesetzter Polung zwischen dem Kondensator 0 und Erde während des Meßvorgangs eingeschaltet sein, wobei sie abgetrennt ist, wenn der Verschluß betätigt ist.

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß es mit der vorliegenden Erfindung möglich ist, eine komplizierte Einstellung zur Anpassung der Charakteristiken der logarithmischen Transformationsschaliung und der Schaltung zur Durchführung der antilogarithmisehen Transformation zu vermeiden. Der neue elektronische Verschluß ist einfach aufgebaut und einzust eilen und lint erliegt in geringerem Maße einer Beeinflussung durch Temperaturänderung und Alterung.

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Claims

Pat entanspruch

1. Elektronische Verschlußeinrichtung mit einer Schaltung zum Durchführen eher logarithmischen Transformation einer Ausgangssignaländerung eines das von einem zu photographierenden Objekt einfallende Licht messenden photoelektrischen Elements und einem das Ausgangssignal der logarithmischen Transformationsschaltung speichernden Speicher, gekennzeichnet

durch eine Sieuerschaltung (F) zum Steuern der Belichtungszeit in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal einer antilogarithmischen Transformationsschaltung (D. OP, Q, Gs) und durch eine Schalteinrichtung (S₁, S₂, S-. S,), mit der die logarithmische Transformationsschaltung (D₁, OP, Q) selektiv derart schaltbar ist, daß sie als die antilogarithmische Transformationsschaltung wirksam ist.

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