DE2214734C3

DE2214734C3 - Anordnung zur elektronischen Steuerung der Belichtungszeit in einer fotografischen Kamera

Info

Publication number: DE2214734C3
Application number: DE19722214734
Authority: DE
Inventors: Werner Dr. 6330 Wetzlar Holle
Original assignee: Ernst Leitz GmbH
Current assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Priority date: 1972-03-25
Filing date: 1972-03-25
Publication date: 1975-05-15
Also published as: JPS4916424A; DE2214734A1; DE2214734B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur elektronischen Steuerung der Belichtungszeit in einer fotografischen Kamera mit linearen Widerständen.

Zur automatischen Steuerung der Belichtungszeit in fotografischen Kameras sind elektronische Schaltungen bekannt, die neben einem Belichtungsroeßteil, z. B. mit Fotowiderstand, einen Zeitbildner enthalten, der im wesentlichen aus einem ÄC-Kreis besteht. Für die Funktion dieser Automatik ist eine Logarithmierung der Eingangs- und Ausgangswerte, wie z. B. Beleuchtungsstärke, Fotostrom, Blendenöffnung und Belichtungszeit erforderlich, um die Verrechnung dieser Parameter vornehmen zu können. Wird die Blendenautomatik bei Kameras mit Belichtungsmessung durch das Objektiv angewandt, so ist außerdem noch eine Speicherung des Meßwertes erforderlich.

Es ist bereits bekannt, für die Logarithmierung und Delogarithmierung Halbleiterdioden zu verwenden, die auf Grund ihrer physikalischen Funktion einen sehr guten linearen Verlauf der Strom-Spannungs-Kennlinie in sogenannten halblogarithmischen Maßstab besitzen. Allerdings sind diese Halbleiterdioden sehr stark temperaturabhängig. Bei einer Si-Diode ergibt beispielsweise eine Temperaturänderung von - 60 auf - 20° C bei festgehaltener Spannung eine S'.romänderung von mehr als drei Zehnerpotenzen. Diese Temperaturabhängigkeit macht außerordentlich sorgfältige Kompensationsmaßnahmen erforderlich.

Im Belichtungsineßteil, d. h. bei Belichtungsmessern, ist es bereits bekannt, die Linearisierungsmaßnahmen ( = Logarithmierungsmaßnahmen) ohne Halbleiterdioden, z. B. unter Verwendung mehrerer Fotowiderstande, durchzuführen. Im Zeitbildner ist es andererseits bekannt, dadurch ohne Halbleiterdioden auszukommen, daß die Spannungen zweier /?C-Kreise mit unterschiedlicher Zeitkonstante addiert werden, die zu gleicher Zeit gestartet werden. Die bekanntgewordenen Schaltungsausführungen dieser Art sind jedoch unbefriedigend und bei mehr als zwei /?C-Kreisen nicht anwendbar. Bei größerem Umfang der Belichtungszeiten ist es nötig, mehrere Zeitkreise zu verwenden, und zwar etwa je Dekade einen Zeitkreis, wobei die Zeitkonstanten jeweils wie 1 : IO zu staffeln sind. Bei geringeren Ansprüchen an die Genauigkeit der zu bildenden Zeit könnten allerdings auch für 4 Dekaden (z.B. '.,„„„ bis 10s) auch drei Zeitkreise mit entsprechend größerem Zeit konstanten verhältnis genügen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Zeitbildner zu schaden, der einen aus mehreren 7?C-Kreisen /usammengeschalteten Zeitgenerator besitzt, der ohne die temperaturabhängigen Halbleiterdioden arbeitet und bei dem sich die zeitabhängige Spannung in einem möglichst weiten Bereich, d. h. in einem möglichst großen Prozentsatz der Versorgungsspannung linear mit dem Logarithmus der Zeit ändert.

Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe bei einer Kamera, bei der eine den Logarithmen der Belichtungswerte zuzüglich Belichtungsparamctern proportionale Spannung in einem Komparator mit der Spannung eines Zeitgencrators verglichen wird, dadurch gelöst, daß mehrere ftC-Kreise, von der Spannungsquelle aus gesehen, parallelgeschallet sind und daß durch an sich bekannte Mittel eine Mittelwertbildung der einzelnen Spannungen der RC-Kreise erfolgt.

Als Mittel zur Mittelwertbildung wird die Verwendung an sich bekannter Summierwiderstände in Verbindung entweder mit einem invertierenden oder

mit einem nicht invertierenden Summierverstärker vorgeschlagen.

Insbesondere wird eine Summierschaltung vorgeschlagen, bei der die benötigten Summierwiderstände den wesentlichen Anteil der Widerstände der einzelnen ÄC-Kreise darstellen. Das heißt, daß die Widerstände der einzelnen ÄC-Kreise größer sind als die zugehörigen Summierwiderstände, so daß die Zeitkreiswiderstände lediglich noch benötigt werden, um die Toleranzen der Kondensatoren auszugleichen. Sie können deshalb als Trimmer ausgebildet werden.

Als Kurzschlußschalter für die Kondensatoren der ÄC-Kreise sind gemäß der Erfindung Transistoren vorgesehen, die von einem gemeinsamen Startkontakt aus geschaltet werden, der an der Kamera mit dem Auslöser oder auch mit einem bei Beginn des Verschlußablaufes bewegten Teil gekuppelt ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Belichtungsautomatik mit Meßteil und Zeitgenerator, bestehend aus drei parallelen /?C-Kreisen und drei Summierwiderständen mit nachgeschaltetem invertierendem Verstärker,

Fig. 2 eine Belichtungsautomatik mit Meßteil und Zeitgenerator, bestehend aus drei parallelen RC-Kreisen und drei Summierwiderstanden mit nachgeschaltetem nicht invertierendem Verstärker,

Fig. 3 einen Zeitgenerator, bestehend aus drei parallelen /?C-Kreisen und drei Summierwidernänden, die den wesentlichen Anteii der Widerstände der einzelnen ΛΓ-Kreise darstellen,

Fig. 4 einen Zeitgenerator, bestehend aus drei parallelen ΛΓ-Kreisen und drei Siimmierwiderständcn ohne Summierv erstärker.

In Fig. 1 ist links der Bdichtungsmeßteil der Belichtungsmeßautomatik dargestellt, der aus zwei Fotowiderständen FW₁ und FlV., sowie zwei Festwiderständen 10 und lOa in Bruckenschaltung besteht. Die Ausgangsspannung dieser Brücke steigt linear mit den Lichtwerten. Diese Spannung kann in einem Kondensator C, gespeichert werden, wenn ein vorgeschalteter Schalter in seiner Stellung 5 - Speichern geschaltet wird.

Für die automatische Exposition sind der Schalter S₁ in die Stellung /; und ein 'iuchgcschalteter SchalterS., in die Stellung A - Automatik zu verbringen. In dieser Stellung wird die Spannung des Kondensators C_s mit der Ausgangsspannung eines Operationsverstärkers OP., verglichen, was in einem Komparator OP₁ geschieht.

Der Operationsverstärker OP., ist im Zeitbildungstcil der Automatik vorgesehen, der in der rechten Hälfte der Fig. 1 dargestellt ist, und ist dort einem Zeitgenerator nachgeschaltet, der aus drei RC-Kreisen mit den Widerstands-Kondensaior Kombinationen A₁C₁; R,C, und R_aC._{ sowie den nachgeschalteten Summierwiderständen/?,; R-; R_e besieht.

Alle drei Zeitkreise liegen an der gleichen Spannung. Entweder wie dargestellt an der vollen Versorgungsspannung U₁I oder zumindest an einem wesentlichen Teil von ihr. Jeder der drei Kondensatoren ist durch einen Transistorschalter 11, 12 13 überbrückt. Ferner ist ein Schalter Λ¹., vorhanden, der mit einem Schalter 5₄ mechanisch gekoppelt ist. Der Schalter S₂ liegt im Basiskreis der Transistoren, während der Schalter S₄ im Versorgungskreis eines Magneten M liegt, der dem Ausgang des Komparators OP₁ nachgeschaltet ist. Die beiden Schalter, von denen S₉ ein Ruhekantakt, S₄ dagegen ein Arbeitskontakt ist, sind mit dem Kameraauslöser bzw. mit einem beim Verschlußablauf zwangläufig bewegten Bauteil dergestalt gekuppelt, daß der Schalter 5₂ bei Beginn des Verschlußablaufes geöffnet wird, während der Schalter S_t mindestens gleichzeitig, besser jedoch mit etwas Vorlauf, schließt

Ist der Schalter S₂ geschlossen, so sind die Transistoren stromführend und dadurch die Kondensatoren kurzgeschlossen. Durch das öffnen des Schalters 5., bei Beginn der Verschlußauslösung werden die Transistoren gesperrt und die Kondensatoren C₁, C.„ C₃ aufgeladen. Die Zeitkonstanten verhalten sich je nach dem zu bestreichenden Zeitbereich und den Anforderungen an die Genauigkeit wie 1:5: 5² bis 1 : 30 : 30*. Von den Kondensatorspannungen wird der Mittelwert gebildet bzw. ein ihm proportionaler Wert. Dies geschieht in dem Schaltungsbeispiel der F i g. 1 durch eine an sich bekannte Summierschaltung mit dem Operationsverstärker OP₂. Werden die Widerstände R_x: R₅ : R₆: R- wie 3 : 3": 3 : 1 dimensioniert, so steht am Ausgang der negative Mittelwert der Kondensatorspannung an, da der Operationsverstärker OP., mit seinem nicht invertierenden Eingang auf Batteriemitte gelegt ist und somit die Spannung für den Verstärker auf diesen Punkt zu beziehen sind. Die Ausgangsspannung des Verstärkers OP., bewegt sich mit dem Logarithmus der Zeit von - nach - . Fällt nun die Ausgangsspannung des Verstärkers OP., unter die Spannung des Kondensators C_v, so wird der Strom des Auslösemagneten M ausgeschaltet und damit der Verschluß geschlossen.

Wird der Schalters., in seine StellungM = manuell gestellt, so ist der Meßteil abgeschaltet, es kann aber jetzt mittels des Potentiometers P eine beliebige Zeit eingestellt werden. Das Potentiometer hat eine lineare Kennlinie, während man in den üblichen Schaltungen, bei denen der Ladewiderstand eines Zeitkreises verstellt wird, einen veränderlichen Widerstand mit exponentieller Kennlinie benötigt. Wichtig ist dabei, daß das Potentiometer aus der gleichen Spannung versorgt wird wie die Zeitkreise R₁C₁ bis Ä.,C_:1. Dadurch haben Schwankungen der Versorgungsspannung keinen Einfluß auf die Zeitbildung. Das »leiche gilt für den Belichtungsmeßteil.

In F i g. I ist noch gestrichelt ein Null-Meßwerk 14 eingezeichnet, das zwischen den Ausgang des Belichtungsmeßtcils und den Potentiometerabgriff geschaltet ist. Gegebenenfalls ist diesem Meßwerk ein Impedanzwandler vorzuschalten, um den Belichtungsmesser nicht zu belasten. Dieses Meßwerk steht lediglich symbolisch für eine Nullanzeige, die beispielsweise auch durch einen Differenzverstärker in Verbindung mit Anzeigelämpchen ausgeführt werden kann. Mit Hilfe dieser Nullanzcige kann das Potentiometer P als Nachführpotentiometer betrieben werden.

In Fig. 2 ist eine gegenüber der Ausführungsform der F i g. 1 leicht geänderte Ausführungsform gezeigt, die sich dadurch unterscheidet, daß der Operationsverstärker OP.,, als Spannungsfolger, also nicht invertierend, betrieben wird. Um die gleiche Verlaufsrichtung der Ausgangsspannung des Zeitgenerators zu erhalten, sind die ÄC-Kreis-Widcrstände und die zugehörigen Kondensatoren gegeneinander vertauscht.

In F i g. 3 ist ein Ausführungsbeispiel ohne Meß-

teil gezeigt, bei dem die für die Stromsummierung nähernd dreimal dem Strom, der in R₄ fließt. Diesel benötigten Widerstände (R_t bis R₆) den wesent- Strom wird durch den Operationsverstärker OP, liehen Anteil des Widerstandes der einzelnen Zeit- kompensiert. Am Ausgang des Operationsverstär kreise darstellen. Das heißt, daß die Widerstände ^₁ kers OP₂ stellt sich eine Spannung ein, deren Größf bis A₃ größer sind als A₄ bis R₆. Sie werden ledig- 5 durch den Widerstand A₁₀ bestimmt wird. Im vorlielieh benötigt, um die Toleranzen der Kondensatoren genden Beispiel, in dem die beiden Batteriehälfter ausgleichen zu können, und sind deshalb auch als gleich groß sind, wird man also den Widerstand A₁₁ Trimmer dargestellt. R₄I7> wählen. Die Ausgangsspannung wird also vor

Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist folgende: + U_B bis 0 laufen. Diese Spannung wird wie ober Wenn der Schalter S₂ geschlossen ist, sind die Tran- io durch den Komparator OP₁ mit der Spannung versistoren stromführend. Die Kondensatoren C₁ bis C₃ glichen, die vom Potentiometer oder von einem Besind auf die Spannung — U_B aufgeladen. Infolge der Iichtungsmesserkreis geliefert wird.
Schaltung des Operationsverstärkers OP₂ als Inverter In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel ebenfalls

stellt der Verstärker am invertierenden Eingang das ohne Meßteil dargestellt, bei dem auf einen Sum-Potential ein, das ihm am nicht invertierenden Ein- 15 mierverstärker verzichtet ist. Unter der Voraussetgang vorgegeben ist, nämlich 0. Die Widerstände R₄ zung, daß die Widerstände A₄ bis R₆ groß sind bis R₆ führen deshalb einen Strom — U_BIR₄, wirken gegenüber den Widerständen R₁ bis A₃, stellt sich also als Parallelschaltung zu R₁ bzw. R₂, R₃, so daß am Verbindungspunkt der ersteren eine Mittelwertdie Zeitkonstante des ersten /?C-Kreises gegeben ist spannung der ÄC-Kreise ein. Da der invertierende zu 20 Verstärker entfällt, drehen sich die Spannungswerte

am Potentiometer gewissermaßen um. Im Gegensat2 zu den Ausführungsbeispielen in den F i g. 1 und 3

R R_t erhält man die kurzen Belichtungszeiten bei Einstel-

~ ' ^i · lung des Potentiometersabgriffs auf das untere Ende.

^Ki ^{+ K}* »5 An Stelle der Transistorschalter 11, 12, 13 sind in

diesem Beispiel mechanische Schalter S₂ bis S₂" dargestellt, welche die gleiche Funktion haben wie in

Wenn nun die Widerstände R₄ bis R₆ annähernd den vorhergehenden Beispielen die Transistorschalgleich groß gemacht werden, so ist der Strom, der ter, d. h., sie werden bei Beginn des Verschlußauf den Operationsverstärker OP₂ zu fließt, an- 30 ablaufes alle gleichzeitig geöffnet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

ftftl

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur elektronischen Steuerung der Belichtungszeit in einer fotografischen Kamera, bei der eine den Logarithmen der Belichtungswerte zuzüglich Belichtungsparametern proportionale Spannung in einem Komparator mit der Spannung eines Zeitgenerators verglichen wird, der seine Spannung linear mit dem Loga- xo rithmus der Zeit ändert, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere ÄC-Kreise (A₁C₁, A₂C₂, R₃CJ, von der Spannungsquelle (B) aus gesehen, parallel geschaltet sind und daß durch an sich bekannte Mittel (A₄, A₅, R₆; OP₁) eine Mittelwertsbildung der einzelnen Spannungen der ÄC-Kreise erfolgt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Mittelwertsbildung aus an sich bekannten Summierwiderständen (R_v R., R₆) bestehen.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Summierwiderstände den wesentlichen Anteil der Widerstände der zugeordneten ÄC-Kreise ausmachen.

4. Anordnung nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Summierwiderständen (R_v A₅, Ä„) ein invertierender Summierverstärker (OF.,) nachgeschaltet ist.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Summierwiderständen ein nichtinvertierende; Summierverstärker (OP.,) nachgeschaltet ist.

6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zeitkonstanten der /?C-Kreise je nach zu verarbeitenden Zeiibereichen und den Anforderungen an die Genauigkeit verhalten wie 1 :5:5- bis 1 :30 : 30-.

7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren der /?C-Kreise durch Transistorschalter (11, 12, 13) überbrückt sind, die von einem gemeinsamen Startkontakt [S.,) an der Kamera aus geschaltet werden.

8. Anordnung nach Anspruch 1, bei der Mittel zur elektrischen Abtrennung des Beliclitungsmeßteils unter gleichzeitiger Einschaltung eines Potentiometers an den Eingang des Komparator vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das zur manuellen Einstellung der Zeiten verwandte Potentiometer (P) aus der gleichen Vcrsorgungsspannung (U₁₁) wie die /?C-Kreise oder aus einer gemeinsamen Teilspannung betrieben wird (Fig. 3, 4).

9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Belichtungsmesser in an sich bekannter Weise wie ein lichtabhängiger Spannungsteiler wirkt, wobei die Versorgungsspannung des Teilers proportional der Ladespan- nung der ÄC-Kreise des Zeitgenerators ist.