DE2203506A1

DE2203506A1 - Schaltungsanordnung zur Lichtmessung fuer eine Einrichtung zur automatischen Belichtungszeitsteuerung in einaeugigen Spiegelreflexkameras

Info

Publication number: DE2203506A1
Application number: DE19722203506
Authority: DE
Inventors: Chiharu Mori
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1971-02-22
Filing date: 1972-01-26
Publication date: 1972-09-07
Also published as: US3781119A; GB1361348A; FR2126280A1; DE2203506B2; JPS5115736B1; FR2126280B1; DE2203506C3

Description

PATENTANWÄLTE Λ rt Λ rt P PJ fi

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN DIPL.-PHYS. DIPL.-ING. 8 MÜNCHEN 25 · LIPOWSKYSTR. !O =

ASAHI KOGAKU KOGYO K.K. y-as-112

24. Januar 1972

Schaltungsanordnung zur Lichtmessung für eine Einrichtung zur automatischen Belichtungszeitsteuerung in einäugigen Spiegelreflexkameras_o

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Lichtmessung für eine Einrichtung zur automatischen Belichtungszeitsteuerung in einäugigen Spiegelreflexkameras ο

Es sind zwei unterschiedliche Arten der Lichtmessung bekannt gewordene Sie werden danach unterschieden, ob das zur Messung der Objekthelligkeit dienende opto-elektrische Wandlerelement im bildseitigen Strahlengang des Kameraobjektivs angeordnet ist oder ob es sich ausserhalb desselben befindete Beide Arten der Lichtmessung haben ihre spezifischen Vorteile ο Der allgemein bekannte Vorteil der Lichtmessung durch das Kameraobjektiv besteht darin, daß der bei der Ermittlung der Objekthelligkeit berücksichtigte Meßwinkel mit dem Bildwinkel übereinstimmt, so daß störende Fremdlichteinflüsse vermieden sindo Ein Nachteil der Lichtmessung durch das Objektiv, die auch als Innenmessung bezeichnet wird, liegt darin, daß der zu dem opto-elektrischen Wandlerelement führende Strahlengang vor der Mimbelichtung unterbrochen wird, sei es daß das opto-elektrische Wandlerelement im Ducherlichtpfad der einäugigen Spiegelreflexkamera angeordnet ist, so daß der zu ihm führende Lichtpfad durch die Schwenkbewegung des Sucherspiegels unterbrochen wird oder sei es, daß das opto-elektrische Wandlerelement vor der

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Filmebene angeoranet ist und vor der Freigabe des Filmfensters aus dem bildseitigen Strahlengang herausgyschwenkt werden muß. Es ist deshalb erforderlich, die die Objekthelligkeit kennzeichnende elektrische Größe vorübergehend, d.h. von der Unterbrechung des zu dem opto-elektrischen Wandlerelement führenden Lichtstrahls bis zur Vollendung der Pilmbylichtun,-, zu speichern. Ein Nachteil dieser Anordnung liegt darin, daß der Filmbelichtung derjenige Wert der Objekthelligkeit zugrundegelegt wird, der unmittelbar vor dem öffnen des Filmfensters herrschte.

Die Ermittlung der Objekthelligkeit mittels eines ausserhalb des Strahlenganges des Kameraobjektivs, beispielsweise in einem an der Vorderseite des Kameragehäuses angeordneten Fenster bringt den Hachteil mit sich, daß der Meßwinkel im allgemeinen, insbesondere bei der Verwendung von V/echselobjektiven unterschiedlicher Brennweite, nicht mit dem Bildwinkel übereinstimmt, daß also bei der Ermittlung der der Filmbelichtung zugrundeliegenden Beleuchtungsstärke auch solche Lichtstrahlen berücksichtigt weraen, die nicht zum Bildaufbau beitragen. Ein Vorteil der Lichtmessung ausserhalb dris ötrahlsn_;vangs des Kameraobjektivs besteht darin, <iaß die betreffena- anordnung vergleichsweise einfach ist und insbesondere auch darin, daß solche Helligkeitsänderungen, die während der Filmbelichtung auftreten, automatisch berücksichtigt werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Vorteile beider Arten der Lichtmessung zu vereinigen, ohne die jeweiligen Nachteil; in Kauf nehmen zu müssen„ Ausgehend von einer Schaltungsanordnung zur Lichtmessung für eine Einrichtung zur automatischen Belichtungszeitsteuerung in einäugigen Spiegelreflexkameras mit wenigstens zwei der Messung der Objekthelligkeit dienenden opto-elektrischen

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Wandlerelementen, von denen ein erstes im biidseitigen Strahlengang des Kameraobjektivs und ein weiteres ausserhalb des Strahlengangs des Kameraobjektivs angeordnet ist, ferner mit Speichermitteln zur Speicherung eine von der Objekthelligkeit abhängigen elektrischen Speichergröße während der Unterbrechung des zu dem erstgenannten optoelektrisehen Wandlerelement führenden Strahlengangs wird dies dadurch erreicht, daß die genannte elektrische Speichergröße (V,) dem Quotienten der Werte der bei der Messung der Objekthelligkeit auf der wirksamen Oberfläche der beiden genannten opto-elektrischen Wandler (PV₁, PV₂ bzw. PD₁, PD₂ bzw. ^R _C(j_s1» ^R _cds2^ entspricht und daß die von dem ausserhalb des Strahlengangs des Kameraobjektivs angeordneten opto-elektrischen Wandler (PV₂; PD₂; R₀^₈₂) abgegebene elektrische Ausgangsgröße (V₂) während der Öffnungszeit des Kameraverschlusses und der damit verbundenen Unterbrechung des zu dem anderen opto-elektrischen Wandlerelement (PV₁; PD₁; R_cds1) führenden Strahlengangs durch den genannten Speicherwert (V-,) korrigiert wird und als Steuersignal zur automatischen Belichtungszeitsteuerung dient. Der durch die erfindungsgemäße Anordnung erzielbare Vorteil ist offensichtlich: Einerseits werden Helligkeitsänderungen, dii während der Filmbelichtung auftreten,durch das außerhalb des Strahlengangs des Kameraobjektivs angeordnete opto-elektrische Wandlerelement fortlaufend berücksichtigt, andererseits wird die eingangs erwähnte Abweichung zwischen dem Bild- und dem Meßwinkel dadurch eliminiert, daß das von diesem opto-elektrischen Wandlerelement abgegebene elektrische Signal dabei ständig durch einen Paktor korrigiert wird, der die Unterschiede zwischen dem von dem opto-elektrischen Wandlerelement erfaßten Meßwinkel und dem Bildwinkel kennzeichnet. Die der Belichtungszeitsteuereinrichtung als Steuersignal zugeführte Größe kennzeichnet damit auch bei wechselnder Allgemeinhelligkeit

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die tatsächlich auf der Filmoberfläche erzeugte und die erforderliche Öffnungszeit des Kameraverschlusses bestimmende Beleuchtungsstärke, da der als Speichergröße dienende Quotient auch bei wechselnder Allgemeinhelligkeit konstant bleibt. Damit eignet sich die erfindungsgemäße Anordnung insbesondere auch für Aufnahmen mit Kunstlicht, z.B. Blitzlicht, das erst während bzw. unmittelbar vor dem Öffnen des Kamerarerschlusses eingeschaltet wird.

Die erfindungsgemäße Anordnung wird dann besonders einfach, wenn man den erwähnten Quotienten durch ein logarithmisches Verfahren ermittelt und speichert. Eine entsprechende Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinien der beiden opto-elektrischen Wandlerelemente so gewählt bzw. daß sie mit derartigen elektrischen Schaltelementen verbunden sind, daß die an den jeweiligen Anschlußklemmen auftretenden Ausgangsspannungen jeweils dem Logarithmus der auf der Oberfläche der betreffenden opto-elektrischen Wandlerelemente herrschenden Beleuchtungsstärke proportional ist und daß die genannte Speichergröße die Differenz dieser Ausgangsspannungen ist. Diese Spannungsdifferenz, die" dem Logarithmus des erwähnten Quotienten proportional ist, ist auf besonders einfache Weise zu speichern, indem einfach ein Speicherkondensator zwischen die beiden Ausgangsklemmen geschaltet wird. Wenn nun nach der Unterbrechung des zu dem auf der Bildseite des Kameraobjektivs angeordneten opto-elektrischen Wandlersführenden Strahlengangs diese Differenzspannung mit der Ausgangsspannung des ausserhalb des Strahlengangs des Kameraobjektivs angeordneten'opto-elektrischen Wandlerelements überlagert, d.h. zu diesem addiert wird und die Summenspannung in an sich bekannter Weise wieder d#logarithmiert wird, erhält man tatsächlich eine Steuergröße, die die augen-

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blickliche Objekthelligkeit innerhalb des von dem Kameraobjektiv erfaßten Bildwinkels kennzeichnet.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eines oder beide der opto-elektrischen Wandlerelemente mit je einem Impedanzwandler verbunden sind und daß der Speicherkondensator durch die zwischen den Ausgängen dieser Impedanzwandler auftretende Differenzspannung aufgeladen wird. Die Verwendung derartiger Impedanzwandler ermöglicht es, den erforderlichen Speicherkondensator rasch aufzuladen, da für die Aufladezeitkonstante nicht der Innenwiderstand der opto-elektrischen Wandlerelemente sondern der Ausgangswiderstand des Impedanzwandlers maßgebend ist.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind die opto-elektrischen.Wandlerelemente fotogalvanische Elemente, deren Ausgangsspannungen gegebenenfalls über Verstärkerstufen geführt sind. Die Verwendung derartiger fotogalvanischer Elemente ist mit dem Vorteil verbunden, daß sie infolge ihrer kurzen Reaktionszeit auch sehr kurzzeitige Änderungen der Beleuchtungsstärke erfassen können. Da dies insbesondere für das ausserhalb des Strahlengangs des Kameraobjektivs angeordneter opto-elektrischer Wandlerelement von Bedeutung ist, ist es auch möglich, nur dieses als fotojffilvanisches Element bzw. als ein anderes rasch reagierendes lichtempfindliches Element auszubilden, während das im bildseitigen Strahlengang des Kameraobjektivs angeordnete lichtempfindliche Element beispielsweise als Fotowiderstand ausgebildet ist.

Wenn, wio bereit» angedeutet, die Ausgangssignale der opto-(ilpktrinchon fand lere lorn -nie über Verstärkerstufen geführt sind, ist <;s zweckmäßig, d^n Verstärkungagrad dieser Verstärkers tu" fen regelbar zu machen. Auf dies« Weise erhält

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man die Möglichkeit, Abweichungen in den Kennlinien der beiden opto-elektrischen Wandlerelemente auszugleichen«.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist die mit zwei opto-elektrischen Wandlerelementen ausgestattete Schaltungsanordnung zur Lichtmessung so gestaltet, daß der Speicherkondensator mit seiner einen Anschlußklemme fest mit der die Ausgangsspannung des ausserhalb des Strahlengangs des Kameraobjektivs angeordneten optoelektrischen Wandlers bzw· der im zugeordneten gegebenenfalls mit einem logarithmierenden Schaltelement ausgerüsteten Schaltstufe liefernden Anschlußklemme und andererseits über einen Schalter mit dem Ausgang des anderen, im bildseitigen Strahlengang des Kameraobjektivs angeordneten opto-elektrischen Wandlers verbunden ist, wobei der genannte Schalter in an sich bekannter Weise vor der Unterbrechung des zu dem zweitgenannten opto-elektrischen Wandlerelement führenden Strahlenganges, Z₀B, vor dem Beginn der Schwenkbewegung des Sucherspiegels geöffnet wird und daß das Steuersignal für die automatische Belichtungszeitsteuerung an dem Verbindungspunkt zwischen diesem Schalter und dem Speicherkondensator abgegriffen wirdo

Es ist selbstverständlich auch denkbar, den genannten Schalter durch Halbleiterbauelemente zu ersetzen, die verhindern, daß sich der Ladezustand des Speicherkondensators ändert, wenn die Beleuchtungsstärke auf der Oberfläche des im bildseitigen Strahlengang angeordneten opt»· elektrischen Wandlerelement durch die Unterbrechung der Lichtzufuhr zu Null wird bzw« verringert wird.

In den Zeichnungen sind Aueführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Und zwar zeigen

Fig. 1a bis Figo 1d Prinzipschaltungen, anhand deren der Grundgedanke der Erfindung erläutert werden soll,

2 C '.) 8 Γ⁷ .' Π 7 0 A

Figo 2a und Figo 2b zeigen praktiache Ausführungsbeispiele der Erfindung und

Fig· 3 zeigt ale Auaführungsbeispiel die Schaltung eines elektrischen Kamerarerechluesee für eine einäugige Spiegelreflexkamera, bei der das erfindungsgemäße Prinzip verwirklicht ist·

Bei dem in Figo 1a dargestellten PrinzipBchaltbild sind zwei opto-elektrische Wandlerelemente PV. und 2^2 dargestellt, die die gleiche foto-elektrische Umwandlunge-Kennlinie aufweisen, und die beispielsweise als Silizium-Fotozellen ausgebildet sind· Die foto-elektrische Umwandlungs-Kennlinie derartiger Fotozellen ist beispielsweise ddurch gekennzeichnet, daß die abgegebene Spannung dem Logarithmus der Intensität des auf die Oberfläche auftreffenden Lichts proportional ist ο Fig. 1a enthält ferner einen Speicherkondensator Gj,, zur Torübergehenden Speicherung der Differenzspannung sowie einen Schalter SW„, durch den der Speichervorgang bewirkt wirdo Die erwähnten Bauelemente sind in der dargestellten Weise miteinander verbunden·

Wenn eine Lichtmessung durchgeführt wird, empfängt das opto-elektrieche Wandlerelement PV.. Lichtstrahlen, die von dem su fotographierenden Gegenstand ausgehen und durch das Kameraobjektiv verlaufen. Diese Lichtstrahlen werden im folgenden "Lichtwert 1" genannt und sind in der Figur mit LW1 bezeichnet. Das opto-elektrische Wandlerelement PV₂ empfängt Lichtstrahlen, die ebenfalls von dem zu fotographierenden Gegenstand ausgehen, die jedoch nicht durch das Kameraobjektiv verlaufen sondern durch ein in der Vorderseite des Kameragehäuses angeordnetes Fenster» Diese Art der Lichtmessung wird üblicherweise als externe Lichtmessung bezeichnete Die auf das opto-elektrisehe Wandler-

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element PVp auftreffenden Lichtstrahlen werden im folgenden "Lichtwert 2" genannt und sind in den Figo mit LW2 bezeichnete An den Klemmen des opto-elektrischen Wandlerelements PT₁ wird eine Ausgangsspannung V₁ erzeugt, die unter Berücksichtigung der das Kameraobjektiv KO kennzeichnenden optischen Faktoren und aufgrund der foto-elektrischen Umwandlungskennlinie dem Logarithmus der von dem zu fotographierenden Gegenstand ausgehenden Lichtstrahlen, also dem Logarithmus der Objekthelligkeit proportional ist» Andererseits wird an den Klemmen des opto-elektrischen Wandlerelements PV₂ eine Ausgangsspannung V₂ erzeugt, die von den entsprechenden Meßbedingungen abhängt und ebenfalls aufgrund der foto-elektrischen Umwandlungskennlinie des Elements PV₂ dem Logarithmus der Objekthelligkeit proportional ist.

Wenn also der Schalter SW_M eingeschaltet ist, ist Üe Spannung zwischen den Anschlußklemmen des Speicherkondensators CL· gleich der Differenz zwischen den beiden Spannungen V₁ und V₂, sie hat also den Wert V₁ - Vp₀

Es ist selbstverständlich, daß dies eine Spannung ist, die di· Differenz zwischen den von der Objekthelligkeit verursachten, den unterschiedlichen Meßbedingungen (intern und extern) entsprechenden Lichtwerte LW1 und LW2 kennzeichnet. Die Spannung V, zwischen den Anschlußklemmen des Speicherkondensators C_M ändert sich in Übereinstimmung mit den beiden unterschiedlichen Meßbedingungen, d.ho dieser Wert ist unter anderem bestimmt durch die optischen Eigenschaften des Kameraobjektivs KO sowie die Bedingungen der Lichtverteilung und der Heiligkeiteverteilung bei dem zu fotographierenden Gegenstand.

Wenn der Schalter SW_M geöffnet wird, hat die Ausgangsspannung ^Vout ^{an dem} Schaltungepunkt P den Wert V₂ + V-„ Diese Ausgangespannung V_011-1. entspricht der foto-elektrisch umge-

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wandelten Ausgangsspannung V₁, die ihrerseits dem Logarithmus der Objekthelligkeit, gemessen durch das Kameraobjektiv, proportional ist» Auf diese Weise wird die Ausgangs spannung V_QU^. an dem Schaltungspunkt P auf der Basis des durch externe Lichtmessung mittels des opto-elektrischen Wandlerelements PV₂ ermittelten Lichtwertes LW2 und der in dem Speicherkondensator C_M gespeicherten Steuergröße so kompensiert, daß sie den durch interne Lichtmessung ermittelten Meßwert entspricht«,

Es sei noch einmal erwähnt, daß die Ausgangsspannung V . auch dann dem durch eine interne Lichtmessung ermitterbaren Wert entspricht, wenn sich die allgemeine Beleuchtungsstärke während der Belichtungszeit ändert, da die Speichergröße V, wegen der logarithmisehen Abhängigkeit der Spannungen V₁ und Vp von den betreffenden Lichtwerten als Differenz zweier Logarithmen den Quotienten der betreffenden Lichtwerte kennzeichnet und da dieser Quotient sich auch dann nicht ändert, wenn sich die allgemeine Helligkeit während der Aufnahme verändern sollteο

Bei dem in Fig., 1b dargestellten Beispiel dienen Fotodioden PD₁ und PD₂ als opto-elektrische Wandlerelemente. Diese sind über Stromverstärkungstransistoren Q₁ und Q₂ ait Schaltelementen D₁ bzw„ D₂ verbunden, welche eine logarithmische Strom-Spannungskennlinie aufweisen· Der Lichtwert LW1, der die Beleuchtungsstärke auf der Fotodiode PD₁ angibt, wird in einen entsprechenden Fotostrom umgewandelte Dieser Fotoatrom wird durch den Transistor Q₁ verstärkt, so daß als Emitterstrom dieses Transistors Q₁ ein Strom i^ erhalten wird, der dem Lichtwert LW1 proportional ist· Dieser Ausgangsstrom I₁ wird durch das Schaltelement D₁ mit logarithmischer Kennlinie logarithmiert, ■o daß eine Ausgangeipannung V₁ entsteht, die dem Logarithmus dea di· Beleuchtungaetärke auf der Oberfläche des Foto-

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transistors PD. kennzeichnenden Lichtwertes IW1 proportional istο In gleicher Weise wird der Lichtwert LW2 durch die Fotodiode PD₂, den Transistor Q₂ und das logarithmierende Element Dp umgewandeltο Als Ergebnis entsteht an den Klemmen des logarithmierenden Schaltelements D₂ eine Ausgangsspannung Vp» die dem Logarithmus des die Beleuchtungsstärke auf der Oberfläche der Fotodiode PD_p kennzeichnenden Lichtwerts LW2 proportional istο Wenn die foto-elektrische Umwandlung, die durch die Fotodiode PD₁ und das logarithmierent Schaltelement D₁ "bestimmt ist den gleichen Verlauf hat wie diejenige, die durch die Fotodiode PDp und das logarithmierend* Schaltelement Dp bestimmt ist, wird durch die Schaltmittel, die denen der in Fig_o 1 dargestellten Schaltung entsprechend, eine Ausgangsspannung V . gewonnen, wie dies weiter oben bereits beschrieben wurde»

In der Schaltung nach Figo 1b werden Transistoren Q₁ und Qp zur Verstärkung des Fotostroms verwendete Dies bewirkt eine Erhöhung der Empfindlichkeit bei der Lichtmessungo Es ist selbstverständlich, daß die beschriebenen Zusammenhänge auch dann existieren, wenn solche Transistoren nicht verwendet werdeno

In dem in Figo 1c beschriebenen Beispiel werden Fotowiderstände, ZoB. CdS-Fotowiderstände als opto-elektrische Wandlerelemente verwendet. Auch in diesem Falle kann eine Ausgangsspannung V . gewonnen werden, die den oben beschriebenen Bedingungen entspricht, wenn die fotoelektrische Umwandlungskennlinie, die durch das Zusammenwirken der Licht-Widerstands-Kennlinie des Fotowiderstands ^RCdS1 ^{und die} l°g^ari^^nmi^scne Kennlinie des Schaltelemente D.. zur logarithmischen Umwandlung gegeben ist, derjenigen entspricht, die durch die Licht-Widerstands-Kennlinie des Fotowiderstands RQ_dg2 ^³¹^ ^{die lo}g^{ari-tlimisclie} Kennlinie des Schaltelemente D« zur logarithmischen Umwandlung ge-

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geben iet· Man erliilt icsa mit Hilfe der ubTi^OM Schaltiaittel, die denen, in !ig» 1a öargestellts-Fi gleielien, eine Ausgangsspannuiig ^_ou+ ^m:^ &®^a obea Bssetr-iefeeiie-B. Eigenschaft en»

In Pig* Id ist ein Beispiel iergssiiallis,, in des sowohl ein Fotowiderstand als auch ein fotogalva&isc&eo Element srlt pn-Halbleitercharakteristik, beispielsweise eine Siliziumfotozelle, als opto-elektrische Wandlerelemente Verwendung finden· Wenn die licht-elektrische Umwandlungskennlinie, die durch die Licht-Widerstands-Kennlinie des Potowiderstands R_CdS und die logarithmische Kennlinie des Schaltelements D zur logarithmisehen Umwandlung gegeben ist der licht-elektrischen Umwandlungskennlinie des fotogalvanischen Elements PV. entspricht, wird auch in diesem Palle in der gleichen Weise wie bei den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen an dem S^haltungspunkt P eine Ausgangsspannung V . erzielt, die derjenigen entspricht, die durch die Schaltung nach Pigβ 1a gewonnen wird*

Wie vorangehend in Verbindung mit den einzelnen Beispielen der Prinzipschaltungen beschrieben wurde, können entweder fotogalvanische Elemente oder Potowiderstandselemente als opto-elektrische Wandler verwendet werden, wenn nur sichergestellt ist, daß die licht-elektrischen Umwandlungskennlinien der beiden verschiedenen Lichtmeßsysteme jeweils dem Logarithmus der Intensität des eintreffenden Lichts proportional und einander gleich sind.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist es erforderlich, daß der Speicherkondensator mit der Differenz der beiden logarithmisch komprimierten Ausgangsspannungen aufgeladen wird, die an den Ausgangsklemmen der beiden Lichtmeßstufen auftreten. Notwendigerweise erhebt sich dabei

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in einigen Fällen die Frage nach der Ansprechempfindlichkeit der Anordnung» Um die Speichergröße während einer längeren Zeit speichern zu können, ist es an sich erwünscht, einen Speicherkondensator von großer Kapazität zu verwenden«) Größere Kapazitätswerte haben jedoch eine größere Zeitkonstante und damit eine geringere Ansprechgeschwindigkeit zur Folge. Ausserdem wird die Ansprechgeschwindigkeit auch dann geringer, wenn die Lichtintensität kleiner wird und daraufhin der Ianenwiderstand jedes opto-elektrischen Wandlerelements größer wird.

Dieses Problem kann in der folgenden Weise gelöst Werdens Wie aus Figo 2a zu ersehen ist, werden die Auegangsspannungen der opto-elektrischen Wandlerelemente PV. und PVp jeweils einer Zwischenverstärkerstufe zugeführt, die als Impedanzwandler arbeiten, also einen hohen Eingangswiderstand und einen niedrigen Ausgangswiderstand aufweisen« Diese Verstärkerstufen sind durch Feldeffekttransistoren Q₁ bzwo Q₂ und Widerstände R₁ bzwo Rp gebildete Die Ausgangs spannung en dieser Verstärkerstufen werden in der gleichen Weise miteinander verknüpft wie in dem Beispiel nach Figo Ia₀ In diesem Falle ist es notwendig, daß die licht-elektrische Umwandlungskennlinie, gebildet durch die Kennlinie des opto-elektrischen Wandlerelements PV. und die Spannungsverstärkungskennlinie der aus dem Feldeffekttransistor Q₁ und dem Widerstand R₁ gebildeten Verstärkerstufe ,dieselbe ist wie die licht-elektrische Umwandlungskennlinie, die durch die Kennlinie des optoelektrischen Wandlerelements PVp und die Spannungeverstärkungskennlinie des aus dem Feldeffekttransistor Q₂ und dem Widerstand Rp bestehenden Verstärkers bestimmt ist.

Bei der praktischen Ausführung der Schaltung wird man feststellen, daß es vergleichsweise schwierig ist, lichtelektrische Uawandlerstufen mit derselben Kennlinie herzu-

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stellen, insbesondere dann, wenn das eine opto-elektrische Wandlerelement ein fotogalvanisches Element und das andere opto-elektrische Wandlerelement ein Fotowiderstand in Verbindung mit einem logarithmierendem Schaltelement ist. Zur Beseitigung dieser Schwierigkeit ist die Anordnung so getroffen, daß der Spannungsverstärkungsfaktor der als Impedanzwandler arbeitenden Verstärkerstufen variiert werden kann₀ Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die Widerstände E₁ und R₂ durch veränderbare Widerstände ersetzt werden«

Ein entsprechendes Beispiel zeigt Figo 2b. In dieser Schaltung ist ein Fotowiderstand R_CdS als erstes und ein aus einer pn-Halbleiterstrecke bestehendes fotogalvanisches Element PV als zweites opto-elektrisches Wandlerelement verwendete Selbstverständlich können beide Wandlerelemente auch in umgekehrter Anordnung vorgesehen sein. Der durch das Kameraobjektiv KO eintretende Lichtanteil, der durch den Lichtwert LW1 gekennzeichnet ist, wird in eine Ausgangsspannung umgewandelt, wobei die Kennlinie dieser Umwandlung durch den Fotowiderstand R_CdS» das logarithmierende Schaltelement D₁, den Feldeffekttransistor Q₁ und den veränderbaren Widerstand VE₁ gegeben ist. Auf der Basis dieser Umwandlungß-Kennlinie erhält man eine entsprechende Ausgangsspannung V₁ an dem Schleifkontakt des veränderbaren Widerstandes VR₁₀ Die licht-elektrische Umwandlung des durch den Lichtwert LW2 gekennzeichneten Lichtanteils erfolgt durch das fotogalvanische Element PV₁, den Feldeffekttransistor Q₂ und den veränderbaren Widerstand VR₂₀ Aufgrund der durch die Kennlinien dieser Elemente gebildeten Umwandlungskennlinie erscheint an dem Schleifkontakt des veränderbaren Widerstandes VR₂ eine entsprechende Ausgangsspannung ο Die Spannungsverstärkung der Verstärkerstufe wird so bestimmt, daß Änderungen in den Ausgangsspannungen V₁

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und V₂, die auf Änderungen in der Objekthelligkeit zurückzuführen sind, den gleichen Wert haben. Hierdurch ist es möglich, in der gewünschten Weise die licht-elektrischen Umwandlungskennlinien der beiden Lichtmeßstufen, die unterschiedliche opto-elektrische Wandlerelemente aufweisen, zu kompensieren.

Auf diese Weise ist jede Lichtmeßstufe mit einem Verstärker mit unabhängig voneinander einstellbarem Verstärkungsgrad ausgestattet» Durch die übrigen Schaltmittel, die von derselben Art wie die in der Schaltung nach Figo 1a sind, wird dann eine Ausgangsspannung V . gewonnen, die die oben beschriebenen Eigenschaften aufweist. Aufgrund der veränderbaren Verstärkungsfektoren ist es dabei nicht erforderlich, die opto-elektrisehen Wandlerelemente individuell auszuwählen«, Die licht-elektrische Umwandlungskennlinie wird vielmehr jeweils durch die Einstellung des Verstärkungsgrades des Verstärkers kompensiertο Dies ist ein besonderer Vorteil für die Massenherstellung der Anordnung·

Es ist selbstverständlich auch möglich, die Impedanzwandler in der Schaltung nach Figo 2a mit veränderbarem Verstärkungsgrad auszuführen.

Im Folgenden sei nun das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, bei dem das erfindungsgemäße Lichtmeßsystem in einem elektrisch gesteuerten Kameraverschluß für eine einäugige Spiegelreflexkamera angewendet wird.

In der Schaltung nach Fig. 3 ist eine Spannungsquelle E, ein Schalter SWp zur Einschaltung der Spannungsquelle, ein Speicherschalter SW_M und ein zeitbestimmender Schalter SW_T vorgesehen. Die Schalter SW_M und SW^ sind im Ruhezustand geschlossen. Die Schaltung enthält ferner opto-elektrische

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Wandlerelemente PV₁ und PVp, beispielsweise Silizium-Fotozellen, die gleiche licht-elektrische Umwandlungskennlinien aufweisen

Wenn eine Lichtmessung durchgeführt wird, wird zunächst der Schalter SWp zur Einschaltung der Speisespannungsguelle E geschlossene Von dem zu fotographierenden Gegenstand ausgehende Lichtstrahlen gelangen einerseits durch das Kameraobjektiv KO zu dem Element PV^ zur Innenmessung und andererseits zur externen Messung zu dem Wandlerelement PV₂O An dem Schaltungspunkt P tritt in der oben beschriebenen Weise entsprechend der licht-elektrischen Umwandlungskennlinie eine Ausgangsspannung V . auf, deren Größe den Lichtwert LW1 kennzeichnet, welcher den durch das Kameraobjektiv eintretenden Lichtstrahlen entspricht. Die aufgrund dieser licht-elektrischen Umwandlung gewonnene Ausgangsspannung V_Qu^. wird dem aus dem Feldeffekttransistor Q.. und dem veränderbaren Widerstand VR. bestehenden Verstärker zugeführt, der einen hohen Eingangswiderstand besitzt und mithin die Klemmenspannung V . praktisch nicht belastet· Die Ausgangsspannung V. dieses Verstärkers wird über einen Impedanzwandler, der aus dem Transistor Q₂ und dem veränderbaren Widerstand fi_p .g. besteht, dem Transistor Q, zur logarithmischen Expansion, also zur Delogarithmierung zugeführt· Der Impedanzwandler, der wie erwähnt aus den Elementen Q₂ und dem veränderbaren Widerstand R_n ._OT) besteht, erlaubt

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es, die übrigen die Belichtungszeit bestimmenden Parameter, wie beispielsweise die eingestellte Arbeitsblende und die Filmempfindlichkeit, zu berücksichtigen.

Der veränderbare Widerstand VR₁ wird so eingestellt, daß der Kollektorstrom I^ des Transistors Q, der Ohjskthelligkeit proportional ist. Die Ausgangsspannung hat unter diesen Umständen einen Wert, der der Objekthelligkeit B in sogenannter APEX-Darstellung entspricht. Diese APEX-

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Darstellung der für die Filmbelichtung maßgebenden Faktoren wird durch den Index V an den betreffenden fotometrischen Größen gekennzeichnet. Die APEX-Darsteilung kennzeichnet die erwähnten Größen in einem logarithmischen Maßstab, und zwar stellen sie im wesentlichen die Hochzahlen dieser Größen dar, wenn diese in exponentieller Darstellung zur Basis wiedergegeben werden. Die Definition für die APEX-Darstellung der für die Filmbelichtung maßgebenden fotometrischen bzw. physikalischen Größen ergibt sich aus der Gegenüberstellung der folgenden beiden Gleichungen:

T = k A und T_v » B„ + S_v - A_vt BxS VVVV

in denen T die Filmbelichtungszeit, A der Wert der eingestellten Arbeitsblende, B die Objekthelligkeit bzw_o die von ihr verursachte Beleuchtungsstärke am Ort der Filmoberfläche und A die Filmempfindlichkeit bedeuten. Die mit dem Index V versehenen Bezeichnungen kennzeichnen die entsprechenden physikalischen bzw. fotometrischen Größen in APEX-Darsteilungο

Es wurde bereits erwähnt, daß die Ausgangsspannung V₁ einen Wert annimmt, der der Beleuchtungsstärke B am Ort der Filmoberfläche in APEX-Darstellung entspricht, d.lu, daß die Ausgangsspannung V₁ dem Wert By entspricht. Wenn nun der veränderbare Widerstand Ε™ _AOA auf einen Wert ein-

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gestellt wird, der dem Quotienten A²/S entspricht, bildet dieser Transistor Qp zusammen mit diesem veränderbaren Widerstand eine Verknüpfungsschaltung zur Realisierung der oben angegebenen Gleichungen» Wenn die dem Wert By entsprechende Ausgangsspannung V₁ an den Eingang dieser Verknüpfungsschaltung angelegt wird, bewirkt die Eigenschaft des pn-HalbleiterÜbergangs zwischen der Basis und

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dem Emitter dee Transistors Q₂ daß der Wert A /S in eine Emitterspannung für den Transistor Q₀ umgewandelt wird, die dem logarithmierten Wert dieses Ausdrucks A /S entspricht» Wenn die entsprechende logarithmische Kennlinie so gewählt ist, daß entsprechend der oben angeschriebenen Definitionsgleichung in APEX-Darstellung der Wert Sy - Ay entsteht, nimmt die Emitterspannung V₂ des Transistors Q₂ einen Wert an, der der fotographischen Verknüpfung By + Sy - Ay, d.h. der rechten Seite der oben an zweiter Stelle angeschriebenen Gleichung entspricht. Damit entspricht diese Ausgangsspannung also dem Wert Tyo Wenn nun anschließend diese Ausgangsspannung Vp, die dem Wert Ty entspricht, durch den Transistor Q, delogarithmiert wird, führt dieser einen Kollektorstrom i»,, der der Objekthelligkeit proportional, bzw,, der erfordernchen Belichtungszeit umgekehrt proportional ist.

Wenn nun eine fotographische Aufnahme exponiert wird, wird der Auslöeeknopf des Kameraverschlusses niedergedrückt· In Verbindung damit wird unmittelbar vor der Aueschwenkbewegung des Sucherspfegels der Schalter SW_M geöffnet. Anschließend wird synchron mit dem Ablaufbeginn des ersten Verachlußrollos des Schlitzverschlusses der zeitbestimmende Schalter SW₃, ebenfalls aufgetrennte Aufgrund dessen wird der zeitbestimmende Kondensator C^ durch den Kollektorstrom i_T des Transistors Q₅ aufgeladen. Dieser zeitbestimmende Kondensator C₅, iet mit einer S ehalt stufe verbunden, die aus dem Transistor Q., dem steuerbaren Siliziumgleichrichter Q₅, dem Widerstand R₁ und der elektromagnetischen Vorrichtung M besteht» Die elektromagnetisch· Vorrichtung M dient dazu, den nacheilenden Verschlußrollo des Schlitzverschlusses auszulösen und damit die Öffnungszeit des Kameraverschluseee zu beenden» Zur Steuerung dts Bewegungsbeginns des nacheilenden Verschlußrollos werden die Kapazität des zeitbestimmenden Kondensators C^ und/oder der Triggerpegel, d.h. die An-

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sprechschwelle der aus dem Transistor Q., dem Widerstand R₁ und dem steuerbaren Siliziumgleichrichter Q,- bestehenden Stufe so gewählt, daß die Zeit, die verstreicht, bis der Kondensator Cm die erwähnte Ansprechschwelle erreicht, der erforderlichen Belichtungszeit entsprichto Auf diese Weise wird die geeignete Belichtungszeit automatisch gesteuert.

Abschließend sei noch einmal der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung erwähnt, daß die korrekte Belichtungszeit auch dann erzielt wird, wenn sich die Beleuchtungsstärke des zu fotographierenden Gegenstandes während der Öffnungszeit des Kameraverschlusses änderte Deshalb wird eine optimale Filmbelichtung auch dann erzielt, wenn Hilfslichtquellen, beispielsweise Blitzlichte verwendet werden*

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Lichtmessung weist ferner den Vorteil auf, daß die Temperaturabhängigkeiten der verwendeten opto-elektrischen Wandlerelemente einander kompensieren., Wenn deshalb Wandlerelemente derselben Art oder eine Kombination von Wandlerelementen unterschiedlicher Natur, beispieleweise ein fotogalvanisches Element mit logarithm!seher Kennlinie einerseits und ein Fotowideretand in Verbindung mit einem logarithmierendem Schaltelement andererseits verwendet werden, sind ebenfalls ausgezeichnete Ergebnisse zu erwarten. Unterschiedliche licht-elektrische Umwandlungskennlinien können in der oben beschriebenen Weise durch regelbaren Verstärkungsgrad der verwendeten Verstärkerstufen kompensiert werden.

Schließlich sei noch erwähnt, daß die erfindungsgemäße Anordnung zur Lichtmeseung nicht nur zur Steuerung der Öffnungszeit eines Kameravereehluseee verwendet werden kann, sondern daß sie gegebenenfalls auch zur Bestimmung der Leuchtdauer von Elektronenblitzgeräten dienen kann, in-

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dem daß aufgrund der Speichergröße korrigierte Meßergebnis als Steuergröße zur Steuerung der Leuchtdauer verwendet wird ο

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Claims

Patentansprüche

Schaltungsanordnung zur Lichtmessung für eine Einrichtung zur automatischen Belichtungszeitsteuerung in einäugigen Spiegelreflexkameras mit wenigstens zwei der Messung der Objekthelligkeit dienenden opto-elektrisehen Wandlerelementen, von denen ein erstes im bildseitigen Strahlengang des Kameraobjektivs und ein weiteres ausserhalb des Strahlengangs des Kameraobjektivs angeordnet ist, ferner mit Speichermitteln zur Speicherung einer von der Objekthelligkeit abhängigen elektrischen Speichergröße während der Unterbrechung des zu dem erstgenannten opto-elektrischen Wandlerelement führenden Strahlengangs, dadurch gekennzeichnet , daß die genannte elektrische Speichergröße (V,) dem Quotienten der Werte der bei der Messung der Objekthelligkeit auf der Oberfläche der beiden genannten opto-elektrischen Wandlerelemente (PV₁, PV₂; PD₁, PD₂; R_CdS1» ^RcdS2^ ^{nerrscnenden Be}" leuchtungsstärke (LW1 bzw» LW2) entspricht und daß die von dem ausserhalb des Strahlengangs des Kameraobjektivs (KO) angeordneten opto-elektrischen Wandlerelement (zoB. PV₂) abgegebene elektrische Ausgangsgröße (Vp) während der Öffnungszeit des Kameraverschlusses und der damit verbundenen Unterbrechung des zu dem anderen optoelektrischen Wandlerelement (PV₁) führenden Strahlengangs durch die genannte Speichergröße (V,) korrigiert wird und mit dieser zusammen als Steuersignal (V +) zur automatischen Belichtungszeitsteuerung dient»

2, Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinien der beiden opto-elektrischen Wandlerelemente (z_oB_o PV₁, PVp) so gewählt bzw« daß sie (z_oB„ R_GdS1» ^RcdS2^ ^mit derartigen

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elektrischen Schaltelementen (D₁ bzw» D₃) verbunden sind, daß die an den jeweiligen Anschlußklemmen auftretende Ausgangsspannung jeweils dem Logarithmus der auf der Oberfläche der betreffenden opto-elektrischen Wandlerelemente (PV₁. PV₀ bzwo R^n₁, Rrcjoo) herrschenden Beleuchtungsstärke (LW1 bzw» LW2) proportional ist und daß die genannte Speichergröße (V-) die Differenz (V₂ - V₁) dieser Ausgangs spannungen (V₁, V₂) isto

ο Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2₉ dadurch gekennzeichnet , daß als Speichermittel ein Speicherkondensator (C_M) dient, der mit der genannten Differenz (V-) der Ausgangsspannungen (V^, V₂) aufgeladen wird und dessen Ladespannung (V-) zusammen mit der Ausgangsspannung (V₂) des ausserhalb des Strahlengangs des Kameraobjektivs angeordneten opto-elektrisehen Wandlerelements (zeB_ft'PV_o) als Steuersignal (v\ ₊) für die Belichtungszeitsteuerung diente

4· Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder beide der opto-elektrischen Wandlerelemente (PD₁, PD₂) mit je einem Impedanzwandler (Q₁, Q₂) verbunden sind und daß der Speicherkondensator (C„) durch die zwischen den Ausgängen dieser Impedanzwandler auftretende Differenzspannung aufgeladen wird.

5· Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die opto-elektrischen Wandlerelemente (PV₁, PV₂) sd-⁸ fotogalvanische Elemente ausgebildet sind, deren Auegangsspannungen gegebenenfalls über Verstärkeratufen geführt sind.

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6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsgrad der genannten Verstärkerstufen regerbar ist*

7· Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die opto-elektrischen Wandlerelemente Fotowiderstände ^RCdS2^ ^sind» ^{daß aus deift} diese Fotowiderd F C ) l

stände durchfliessendem Fotostrom Ci₁, ig) mittels logarithmierender Schaltelemente (D₁ bzw_e D„) Ausgangsspannungen abgeleitet werden, die dem Logarithmus der auf der Oberfläche des jeweiligen Fotowideretandes herrschenden Beleuchtungsstärke proportional sind·

8· Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das im bildseitigen Strahlengang des KameraobjektIts (KO) angeordnete opto-elektrische Wandlerelement (Rq^o) einerseits und das ausserhalb des bildseitigen Strahlengangs des Kameraobjektiv« angeordnete opto-elektrische Wandlerelement (PV) andererseits von unterschiedlicher Hatur (z.B. als Fotowiderstand und fotogalvanisches Element ausgebildet) sind (Fig. 1d, Figo 2b)o

9. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Speicherkondensator (C_H) einerseits fest mit der Ausgangsklemme der das ausserhalb des Strahlengangs des Kameraobjektivs (KO) angeordneten Wandlerelement (z.B. PV₂) beinhaltenden Schaltsbfe und andererseits über einen Schalter (SW^) mit der Ausgangsklemme der das im bildseitigen Strahlengang angeordneten opto-elektrischen Wandlerelement (z.B. PV₁) beinhaltenden Schaltstufe verbunden ist, wobei

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dieser Schalter (SW„) vor der Unterbrechung dieses Strahlenganges (zoBo durch die Ausschwenkbewegung des Sucherspiegels) geöffnet wird und daß das Steuersignal (V ■) für die automatische Belichtungszeitsteuerung an dem Verbindungspunkt (P) zwischen dem Speicherkondensator (C_M) und dem genannten Sehalter (SW«) abgegriffen wirdο

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