DE2167103C2

DE2167103C2 - Vorrichtung zum Regeln der auf eine lichtempfindliche Einrichtung fallenden Lichtmenge

Info

Publication number: DE2167103C2
Application number: DE2167103A
Authority: DE
Inventors: Gijun Fuchu Tokyo Idei; Saburo Urawa Saitama Numata
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd; Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1970-02-13
Filing date: 1971-02-11
Publication date: 1982-04-22
Also published as: DE2106387A1; DE2106387C3; DE2106387B2; DE2167102C2; DE2167102B1; US3670184A

Description

Da der Transistor 77? 1 als ein die Phase umkehrender Verstärker arbeitet, ist die Phase der Spannung zwischen dem Gate G des Feldeffekt-Transistors FET, mit dem das photoleitende Element 21a verbunden ist, und dem Transistor TR 2 immer umgekehrt, so daß sich eine Gegenkopplungsschleife 20a ergibt. Eine Schaltung aus dem Feldeffekt-Transistor F£Tund den Transistoren TR 1 und TR2 bildet einek Operationsverstärker 19a.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Schaltungsanordnung 16a sind Änderungen in der Ausgangsspannung E_oa infolge von Änderungen in der Umgebungstemperatur offensichtlich am meisten durch Änderungen in der Spannung E_sa in der obigen Gleichung (1) bedingt, die von diesen Temperaturänderungen herrühren. Die Spannungen Ε_ΒοΕρυηά £cs in Gleichung (1) ändern sich in gleicher Weise und in derselben Richtung wie die Umgebungstemperatur. Wenn sich beispielsweise die Spannungen Ebe, Ef bzw. Egs niit der Temperatur um etwa 2 mV/°C ändern, dann wird sich die Spannung E_sa, d. h. auch die Spannung E_oa in ähnlicher Weise um etwa 2mV/°C ändern. Die bekannte Schaltungsanordnung hat daher den Nachteil, daß die Lichtmenge, der die lichtempfindliche Einrichtung, beispielsweise ein Film ausgesetzt ist, sich mit der Umgebungstemperatur ändert.

Fig.2 zeigt eine bekannte Verstärkerschaltung 166 zum Einstellen der Blende einer Kamera, bei der die Änderung der Ausgangsspannung aufgrund der Änderung der Umgebungstemperatur so klein wie möglich ist. Bei dieser Schaltungsanordnung 166 ist der Widerstand 31 der in Fig. I dargestellten Schaltungsanordnung durch ein temperaturempfindliches Element 41, beispielsweise einen Thermistor oder eine Diode ersetzt und ist ein variabler Widerstand 42 in Reihe zwischen die Source 5 des Feldeffekt-Transistors FET

und Masse geschaltet, während ein Widerstand 43 parallel zum temperaturempfindlichen Element 41 liegt

Bei der in F i g. 2 dargestellten Schaltungsanordnung müssen jedoch die Widerstandswerte der beiden variablen Widerstände 42 und 43 so eingestellt werden, daß sie den Eigenschaften des verwandten Feldeffekt-Transistors FET entsprechen. Die in Fi g, 2 dargestellte Schaltungsanordnung hat daher den Nachteil, daß es nicht nur schwierig ist, den optimalen Widerstandswert dieser Widcitände zu bestimmen, sondern daß auch die ι ο Temperaturkompensation nur innerhalb eines bestimmten engen Bereiches des Drainstromes fass des Feldeffekt-Transistors erreicht werden kann, da die Kombination der Widerstandswerte mit der Kennlinie des Feldeffekt-Transistors bezüglich der Temperatur und des Drainstromes bei einer Vorspannung Null variiert werden muß.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, die Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß eine bessere Temperaturkompensation über einen breiteren Bereich als bei der bekannten Vorrichtung bewirkt wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches gelöst

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine bekannte Verstärkerschaltungsanordnung mit einem fotoleitenden Element zum Einstellen der Blende einer Kamera,

F i g. 2 eine weitere bekannte Verstärkerschaltungsanordnung zum Einstellen der Blende einer Kamera,

F i g. 3 die Kennlinie der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Schaltungsanordnungen hinsichtlich der Ausgangsspannung gegenüber der Umgebungstemperatur,

F i g. 4 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und

Fig.5 in einem Diagramm die Beziehung der Ausgang„spannung des in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung gegenüber der Umgebungstemperatur.

F i g. 4 zeigt eine Verstärkerschaltungsanordnung 16e gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung zur Steuerung der Menge des einfallenden Lichtes, die von einem Film aufgenommen wird. Die Schaltungsanordnung 16e ist so ausgebildet, daß ihre Ausgangsspannung wenig durch Änderungen der Umgebungstemperatur beeinflußt wird. Zwischen der Source eines Feldeffekt-Transistors FET und Masse liegen parallel eine Schaltung aus einem variablen Widerstand und zulässigerweise einem halbfesten Widerstand 81 und eine Schaltung, die einen Widerstand 82, ein temperaturempfindliches Element 83 und einen Widerstand 84 umfaßt, die in Reihe geschaltet sind. Der Verbindungspunkt des Widerstandes 82 und des temperaturempfindlichen Elementes 83 ist mit der Basis eines Transistors TR1 verbunden. Das temperaturempfindliche Element 83 und der Widerstand 84 können am Verbindungspunkt ausgetauscht werden.

Wenn bei der in Fig.4 dargestellten Schaltung der Widerstandswert des temperaturempfindlichen Elementes 83 gleich R_th und die Widerstandswerte der Widerstände 82 und 84 gleich R%2 und Rm sind, so kann (,·*> die Spannung £« entsprechend der Vergleichsspannungsquelle E_u der Gleichung (1) in der folgenden Weise ausgedrückt werden:

+ #8

E_F) - Eos (2)

Bei einem Ansteigen der Umgebungstemperatur nimmt der Widerstandwert Ä„,des temperaturempfindliehen Elementes 83 ab, so daß der Ausdruck

1 +

größer wird, so daß eine Abnahme in der Summe der Spannungen Ebe in Gleichung (1) kompensiert wird.

Die höhere Umgebungstemperatur hat auch eine Abnahme des Gesamtwiderstandes der Parallelschaltung zur Folge, die aus dem variablen Widerstand 81 und der Schaltung besteht, die den Widerstand 82, des temperaturempfindliche Elemem S3 und den Widerstand 84 umfaßt, die in Reifte geschaltet sind. Dementsprechend kann die Temperaturkompensation auch durch den veränderten Widerstand des Source-Schaltkreises des Feldeffekt-Transistors FET bewirkt werden.

Zur vollständigen Temperaturkompensation sollten die Änderungen im Widerstand des Sourceschaltkreises des Feldeffekt-Transistors, die von den Änderungen der Umgebungstemperatur herrühren, fm so kleiner sein, je größer der Drainstrom loss bei der Vorspannung Null ist Bei einem Feldeffekt-Transistor FET mit einem großen Wert des Drainstromes fass sollte weiterhin der variable Widerstand 81 in seinem Widerstandswert so klein wie möglich eingestellt werden, um die Spannung Esc konstant zu halten. Das beruht auf der Notwendigkeit, daß ein Einfluß des veränderten Widerstandes des temperaturempfindlichen Elementes 83 infolge einer Änderung der Umgebungstemperatur so klein wie möglich gehalten werden muß, damit automatisch Änderungen im Widerstand des Sourceschaltkreises des ^eldeffekt-Transistors so klein wie möglich gehalten werden. Wenn die Widerstandswerte der Widerstände 82 und 84 somit geeignet gewählt s>nd, reicht ein einziger variabler Widerstand 81 aus, um die Temperaturkompensation des Feldeffekt-Transistors FET zu ermöglichen, der einen größeren Wert des Drainstromes hss hat

Wenn z. B. ein temperaturempfindliches Element 83 mit einem Widerstandswert von 2,5 kOhm bei 25'C, ein Widerstand 82 mit einem Widerstandswert von 60 Ohm, ein Widerstand 84 mit einem Widerstandswert von 1,8 kOhin und ein Feldeffekt-Transistor FET verwandt werden, dessen Drainsirom hss von 2 bis 5 mA reicht, dann ergibt sich eine gute Temperaturkompensation, bei der die Aus^angsspannung E_oe nur Änderungen von ± 10 mV bei Umgebungstemperatursn zwischen —20° und +50⁰C zeigt, wie es in Fi g. 5 dargestellt ist.

Wenn die Schaltungsanordnung 16e in Fig.4 zum Einstellen der Menge des einfallenden Lichtes, das durch einen Film aufgenommen wird, in Form einer integrierten Schaltung ausgebildet wird, darf der Drainstrom fass des Feldeffekt-Trans.stors, der in der Schaltung enthalten ist, einen breiten Variationsbereich haben.

Hierzu 3 Blatt Zcichnunücn

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zum Regeln der auf eine lichtempfindliche Einrichtung fallenden Lichtmenge mit einem als Sourcefolger betriebenen Feldeffekt-Transistor, zwischen dessen Gate und Masse wenigstens ein Gatewiderstand liegt und zwischen dessen Source und Masse ein Sourcewiderstand geschaltet ist, mit einem zweiten Transistor, dessen Basis mit der Source des Feldeffekt-Transistors verbunden ist und dessen Kollektor über einen Widerstand an einer Energiequelle liegt, mit einem eine konstante Spannung liefernden Element, das zwischen dem Emitter des zweiten Transistors und Masse liegt, mit einer Verstärkerstufe, die wenigstens einen Transistor enthält, dessen Basis mit dem Kollektor des zweiten Transistors verbunden ist und den Eingang der Verstärkerstufe bildet, mit einem photoelektrischen Element, das in einer Gegenkopplungsschliife liegt, die vom Ausgang der Verstärkerstufe zum Gate des Feldeffekt-Transistors führt, und mit einer elektrischen Last als Stellglied, die mit dem Ausgang der Verstärkerstufe verbunden ist und die mit der Änderung des Widerstandes des photoelektrischen Elementes aufgrund der Änderung der Intensität des auftreffenden Lichtes entsprechend gestellt wird, gekennzeichnet durch eine Temperaturkompensationsschaltung für die Charakteristik des Feldeffekt-Transistors (FET), die einen veränderlichen Widerstand (81) aufweist, der mit der Source des Feldeffekt-Transistors (FET) verbunden ist und parallel zu einer Reihenschaltung aus einem Widerstand (82), einem temperaturabhängigen Widerstand (83) und einem weiteren Widerstand (84) liegt, wobei der Verbindungspunkt des Widerstandes (82) mit dem Widerstand (83) oder einem Widerstand (84) mit der Basis des zweiten Transistors (TR 1) verbunden ist.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln der auf eine lichtempfindliche Einrichtung fallenden Lichtmenge der im Oberbegriff des Patentanspruches angegebenen Art, die insbesondere dazu dient, die Blendenöffnung einer Kamera einzustellen, um so die Lichtmenge m steuern, die durch eine Kameralinse aufgenommen wird, so daß der Film stets eine im wesentlichen konstante Lichtmenge unabhängig von der einfallenden Lichtmenge emofängt

F i g. 1 der zugehörigen Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel einer bekannten derartigen Vorrichtung zum Regeln der auf eine lichtempfindliche Einrichtung fallenden Lichtmenge zum Einstellen der Blende einer Kamera. Ein Verstärker 16a weist in einer Sourcefolgerschaltung einen Feldeffekt-Transistor FET auf, dessen Drain D direkt mit einem positiven Anschluß einer Spannungsquelle 23a verbunden ist, deren negativer Anschluß an Masse liegt. Das Gate G des Feldeffekt-Transistors FET liegt über einen Widerstand 22a an Masse, während die Source Sdes Feldeffekt-Transistors FET über einen Widerstand 31 an Masse liegt Die Source 5 ist gleichfalls mit der Basis eines Transistors TR1 verbunden, dessen Emitter über eine Bezugsspannungsquelle, z. B. eine in Durchlaßrichtung geschaltete Diode 32 an Masse und über einen Widerstand 33 weiterhin am positiven Anschluß der Spannungsquelle 23a liegt, während sein Kollektor über einen Widerstand 34 mit dem positiven Anschluß der Spannungsquelle 23a verbunden ist. Mit dem Kollektor des Transistors TR 1 ist die Basis eines Transistors TR 2 verbunden, dessen Kollektor direkt am positiven Anschluß der Spannungsquelle 23a liegt. Ein fotoleitendes Element 21 ist in eine Gegenkopplungsschleife 20a geschaltet, die zwischen dem Emitter des Transistors TR 2 und dem Gate C des Feldeffekt-Transistors FET vorgesehen ist. Zwischen dem Emitter des Transistors TR 2 und Masse liegt eine Blendenantriebseinrichtung 25a. Wenn die Spannung zwischen dem Gate G und der Source S des Feldeffekt-Transistors FET mit Eos bezeichnet wird, die Spannung zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors TR 1 mit Ebe bezeichnet wird und die Vorspannung in Durchlaßrichtung der

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60 Diode 32 mit Ef bezeichnet wird, dann läßt sich eine Bezugsspannung E_x, entsprechend der oben erwähnten Vergleichsspannung E₅ ausdrücken als