DE2217659C3

DE2217659C3 - Belichtungsmefigerät

Info

Publication number: DE2217659C3
Application number: DE2217659A
Authority: DE
Inventors: Gerhard 8200 Rosenheim Krause
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-04-12
Filing date: 1972-04-12
Publication date: 1978-09-21
Also published as: US3873827A; JPS5721643B2; BE798152A; DE2217659A1; DE2217659B2; NL7217228A; JPS4918079A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Belichtungsmeßeerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Gerät ist bereits in der DE-OS

22 10 945 vorgeschlagen worden. Bei diesem älteren

Vorschlag erfolgt die Laststromänderung elektrisch

durch einen Schalter, welcher ein Fotoelement am

Beginn einer Lichtmessung an die Last anschaltet

Mit einem solchen Gerät ist es möglich, die für die herrschenden Lichtverhältnisse erforderliche Belichtungszeit zu messen und anzuzeigen oder die erforderliche Belichtungszeit bzw. die erforderliche Blendenstellu lung direkt automatisch einzustellen. Der die Lichtverhältnisse erfassende Fotodetektor kann dabei in einem Strahlengang angeordnet werden, welcher vom Hauptstrahlengang der Kamera völlig getrennt ist

Für die Auslegung eines derartigen Gerätes ist wesentlich, daß einerseits die für den Fotodetektor zur Verfügung stehenden Beleuchtungsstärken sehr klein sind (beispielsweise etwa 10~² Lux) und daß andererseits Temperatureinflüsse keine unzulässigen Meßfehler ergeben dürfen.

Wird der Fotodetektor als Fotodiode betrieben, so liegen die Nutzsignalströme bei den in Betracht kommenden Beleuchtungsstärken in der Größenordnung von pA. Andererseits liegt aber der Dunkelstrom beispielsweise bei einer Temperatur von 60⁰C und einer r> Sperrspannung von 1 V schon in der Größenordnung von nA. Aus diesem Grunde ist eine direkte Auswertung des Diodenstroms bei Sperrspannungsbetrieb ausgeschlossen. Auch mit Schaltungsanordnungen zur Kompensation düs Dunkelstrom ist bei derartig großen Stromverhältnissen das Problem nicht lösbar.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein weiteres Belichtungsmeßgerät anzugeben, bei dem ebenfalls Lichtmessungen auch schon bei kleinen Beleuchtungsstärken möglich sind.
η Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild einer Ausführungsform des Belichtungsmeßgerätes und

π Fig.2 ein anderes Ausführungsbeispiel des Belichtungsmeßgerätes.

Bei dem Belichtungsmeßgerät nach F i g. 1 gelangt

der Lichtstrahl über einen elektronisch steuerbaren

Lichtschirm 2 auf die Fotodiode 6. Der Lichtschirm 2

■><> kann z. B. eine Anordnung mit einem Flüssigkristall sein.

Über den Schalter 5 wird eine Spannung an die Elektroden 3, 4 des variablen Lichtschirmes 2 gelegt. Hierdurch wird die Transparenz des Lichtschirmes

vergrößert. Der Fotostrom der Fotodiode gelangt auf

μ den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers

Das Gegenkopplungsnetzwerk mit den Widerständen 8,9 und 11 sowie dem Kondensator 10 bewirkt, daß der Übertragungsfaktor des Operationsverstärkers 7 w) für niedrige Frequenzen wesentlich kleiner als für hohe Frequenzen ist. Der Widerstand 12 ist der Arbeitswiderstand des Operationsverstärkers 7. Am Ausgang des Operationsverstärkers 7 ist eine Diode 13 angeschlossen, die nur dann leitet, wenn die Spannung am Ausgang tr> des Operationsverstärkers positiver als die Spannung am Speicherkondensator 14 ist. Die Spannung am Speicherkondensator 14 gelangt nach einer Leistungsverstärkung im Feldeffekttransistor 15 zum Instrument

16, auf dessen Skala die Beleuchtungsstärke abgelesen wird. Mit dem Schalter 17 wird vor der nächsten Messung der Speicherkondensator 14 entladen. Am Anschluß 18 liegt die positive und am Anschluß 19 die negative Betriebsspannung in bezug auf Masse.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist die folgende. Der Dunkelstrom der Fotodiode und gegebenenfalls auch der Fotostrom von dem Licht, das noch durch den variablen Lichtschirm 2 gelangt, wenn der Lichtschirm im Zustande geringer Transparenz ist, wird wegen der starken Gegenkopplung praktisch nicht verstärkt Der Spannungsübertragungsfaktor beträgt ungefähr eins. Der Sprung des Fotodiodenutroms der entsteht, wenn die Transparenz des variablen Lichtschirms 2 plötzlich vergrößert wird, wird aber wesentlich mehr verstärkt. Wegen der Quergüeder 10 und II im Gegenkopplungszweig ist nämlich die Verstärkung für höhere Frequenzen wesentlich größer als für tiefe Frequenzen. Bei einer praktisch ausgeführten Schaltung ist der Spannungsübertragungsfaktor ungefähr lOOOOfacli für hohe Frequenzen. Die Grenzfrequenz des so gebildeten Hochpaßverstärkers beträgt ungefähr

/Si = TT

IO Γ,

Dabei ist Γι die längste Belichtungsmeßzeit. Für Handbelichtungsmesser liegt Γι bei 0,1 s. Bei Belichtungsautomaten in Fotoapparaten kann Ti bis zu 50 s betragen.

Der Spitzenwert des am Ausgang des Operationsverstärkers auftretenden Spannungssprunges wird im Speicherkondensator 14 gespeichert. Gegebenenfalls kann in Reihe zur Diode 13 noch ein Widerstand eingefügt werden, der eine Mittelwertsbildung beim Aufladen des Speicherkondensators 14 bewirkt, und damit den störenden Einfluß des Rauschens vermindert. Das gleiche Ergebnis wird auch erzielt, wenn der Verstärker eine Bandpaßcharakteristik besitzt. Hierzu wird der Verstärkerfaktor, z. B. durch einen Kondensator zwischen dem Ausgang und dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers, für die hohen Frequenzen herabgesetzt Diese obere Grenzfrequenit beträgt ungefähr

fgl = ^

0,1T₂

Dabei ist T₂ die kürzeste Meßzeit.

Das Belichtungsmeßgerät besitzt also den Vorteil, daß der Dunkelstrom der Fotodiode und der Eingangsstrom des Verstärkers nicht stören, daß aber das Nutzsignal und damit die Beleuchtungsstärke fehlerfrei erfaßt wird, auch wenn das Nutzsignal viel kleiner als die genannten Störströme ist Bei den bekannten Belichtungsmeßgeräten muß unter diesen Bedingungen das Störsignal kompensiert werden. Da aber insbesondere der Dunkelstrom stark temperaturabhängig ist, ist das nur bei verhältnismäßig großen Beleuchtungsstärken erfolgreich. Nachteilig ist auch, daß zur Einstellung der Kompensation ein Abgleichvorgang erforderlich ist. All diese Nachteile und Beschränkungen entfallen bei der Anordnung.

Bei der Anordnung nach F i g. 2 wird ein mechanisch bewegter Lichtschirm 20 verwendet Zu Beginn der Meßzeit wird dieser Lichtschirm 20 in Richtung des Pfeiles um den Drehpunkt 21 aus dem Lichtweg herausgedreht Die hierzu notwendige Zeit beträgt ungefähr 1 ms. Der Integrationskondensator 22 ist aufgrund des Dunkelstroms der Diode 6 und des

lu Verstärkers 7 auf einen unbekannten Spannungswert aufgeladen. Trifft nun nach dem Wegdrehen des Lichtschirms 20 das Licht auf die Fotodiode 6, dann ändert sich die Spannung des Integrationskondensators 22 linear mit der Zeit Die Anstiegsgeschwindigkeit ist

is proportional zur Beleuchtungsstärke. Bei geringen Beleuchtungsstärken ist der gesamte Spannungsanstieg während der Meßzeit viel kleiner als die obengenannte unbekannte Störspannung. Der Verstärker 7 mit dem Gegenkopplungsnetzwerk 8,9,10,11 hat nun wieder die

Eigenschaft, daß er einen großen Übertragungsfaktor für die sich ändernde Komponente der Spannung hat daß aber der Übertragungsfaktor für die zeitlich konstante Störspannung um mehrere Zehnerpotenzen kleiner ist Hierdurch gelingt es das Nutzsignal vom

(1) 2 j Störsignal zu trennen.

Überschreitet am Ausgang des Verstärkers 7 das verstärkte Nutzsignal die Schwellspannung der Diode 23, dann gelangt das Ausgangssignal auf den nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 7. Jetzt setzt eine positive Rückkopplung ein, wodurch die Ausgangsspannung des Verstärkers 7 in sehr kurzer Zeit nahezu auf den Wert der positiven Betriebsspannung springt. Die Spule des Zugmagneten 25 wird dadurch stromlos. Der Anker des Zugmagneten fällt ab, wodurch schließlich die Blende des Fotoapparates geschlossen und damit die Belichtungszeit des Fotoapparates beendet wird.

Außer für die direkte Belichtungszeitsteuerung von Fotoapparaten kann die Anordnung nach F i g. 2, bei sinngemäßer Abwandlung, auch für anzeigende Belichtungsmeßgeräte verwendet werden. Hierzu wird bei Beginn der Messung ein Start-Stopp-Oszillator gestartet. Die Schwingungen des Oszillators werden mit einem elektronischen Zähler gezählt. Nach einer von der Stärke der Beleuchtung abhängigen Zeit springt auch hier die Ausgangsspannung des Verstärkers 7 auf einen positiven Wert Mit dieser positiven Spannung wird

(2) dann der Oszillator gestoppt. Das Zählergebnis ist proportional zur notwendigen Belichtungszeit bzw. umgekehrt proportional zur Beleuchtungsstärke. Die beschriebenen Anordnungen können kombiniert werden. Der Signalsprung kann z. B. ähnlich wie bei der Anordnung nach F i g. 2 integriert werden. Es wird aber kein Schwellwertschalter verwendet. Dafür wird die Ausgangsspannung des Verstärkers 7 nach einer vorgegebenen Zeit nach Beginn der Messung in einen Speicherkondensator übertragen.

Der Speicher kann z. B. wie in der Anordnung nach Fig. 1 aufgebaut werden. Die Diode 13 wird jedoch durch einen elektronischen Schalter ersetzt.

bo Eine logarithmische Anzeige der Beleuchtungsstärke kann durch Einfügen eines nichtlinearen Verstärkers in den Signalweg nach dem Verstärker 7 erhalten werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Belichtungsmeßgerät mit einem Fotodetektor, einem eine Last für den Fotodetektor bildenden Verstärker mit Hochpaßcharakteristik und mit einer Einrichtung zur Änderung des in die Last fließenden Fotostroms von einem ersten auf einen zweiten Wert innerhalb eines Zeitintervalls, das kürzer als die Meßzeit ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Änderung des Fotostroms eine vor dem Fotodetektor (6) angeordnete Lichtschwächungseinrichtung (2) umfaßt, deren Durchlaßvermögen von einem ersten auf einen zweiten Wert veränderbar ist

2. Belichtungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wert des Durchlaßvermögens der Lichtschwächungseinrichtung (2) kleiner als der zweite Wert ist.

3. Belichtungsmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitintervall kurzer als 10% der längsten Meßzeit ist.

4. Belichtungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicher (14) zur Speicherung des Spitzenwertes der Laststromänderung vorgesehen ist

5. Belichtungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltung (22) zur Integration der Laststromänderung und ein Speicher des sich nach einer vorbestimmten Zeit ergebenden Betrages des Integrals vorgesehen sind.

6. Belichtungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß eine Schaltung (22) zur Integration der Laststromänderung sowie Einrichtungen zur Beendigung eines Belichtungsvorgangs wenn das Signal einen vorgegebenen Betrag überschreitet, vorgesehen sind.

7. Belichtungsmeßgerät nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltung zur Integration der Laststromänderung bis zum Erreichen eines vorgegebenen Wertes durch das Integra! sowie ein für die Dauer der Integration von einem Oszillator gespeister Zähler vorgesehen sind.

8. Belichtungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschwächungseinrichtung (2,20) elektronisch steuerbar ist.

9. Belichtungsmeßgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß die Lichtschwächungseinrichtung (2) ein Flüssigkeitskristall ist.

10. Belichtungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschwächungseinrichtung (20) durch den Verschluß eines Fotoapparates gebildet ist

11. Belichtungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschwächungseinrichtung (20) durch den aus dem Strahlengang herausklappbaren Spiegel einer Spiegelreflexkamera gebildet ist

12. Belichtungsmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (7) eine obere Grenzfrequenz besitzt, die über der Hochpaßgrenze liegt.