DE2257776B2

DE2257776B2 - Belichtungssteuerung fuer eine einaeugige spiegelreflexkamera

Info

Publication number: DE2257776B2
Application number: DE19722257776
Authority: DE
Inventors: Eisuke Katano; Shimomura Masaya; Tsuda Yuji; Hirakata; Kajiwara Junji Kadoma; Ichinohe (Japan)
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1972-11-24
Filing date: 1972-11-24
Publication date: 1977-11-03
Also published as: DE2257776A1; DE2257776C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Belichtungssteuerung für eine einäugige Spiegelreflexkamera mit Lichtmessung durch das Aufnahmeobjektiv, mit einer Stromquelle, einer eine Photodiode und einen Differenzverstärker mit zwei Steuereingangsklemmen, von denen eine über einen Widerstand mit der Stromquelle verbunden ist, enthaltenden Lichtmeßschaltung, einer das Ausgangssignal der Lichtmeßschaltung nach dem Aufklappen des Spiegels speichernden Speicherschaltung und einem elektronisch gesteuerten Verschluß, der durch das Niederdrücken eines die Stromquelle mit der Belichtungssteuerung verbindenden Auslöseknopfs zu öffnen ist und über eine Verschlußsteuerschaltung nach einer durch das gespeicherte Signal bestimmten Zeitspanne zu schließen ist.

Solche Belichtungsstiuerungen-sollen bei höchster Empfindlichkeit lineare, reproduzierbare Ergebnisse liefern, jedoch zugleich auf die unterschiedlichen Parameter, die bei den verschiedenen Messungen vorliegen, wie beispielsweise unterschiedliche photographische Empfindlichkeiten einstellbar sein.

Es ist bekannt, als Material für das lichtmessende Element Cadmiumsulfid (CdS) zu verwenden, da es sehr empfindlich ist und eine kompakte Bauweise erlaubt. CdS hat jedoch eine verhältnismäßig lange Ansprechzeit; wenn ein Bild nach einer plötzlichen Bewegung der Kamera von einem hellen Objekt zu einem verhältnismäßig dunklen Objekt aufgenommen werden soll und der Verschluß sofort betätigt wird, kann deshalb kein richtiger Belichtungswert erhalten werden.

Es ist auch bekannt, als lichimessendes Element eine Silizium-Photodiode zu verwenden, die auf sichtbares Licht anspricht. Die Silizium-Photodiode weist eine erheblich verbesserte Ansprechzeit im Vergleich zu CdS auf und hat vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich ihrer Zuverlässigkeit und Kompaktheit, sie ist jedoch nachteiligerweise weniger empfindlich als CdS, und ihr Meßbereich ist durch ihren spezifischen Dunkelstrom begrenzt, da sie wegen eines relativen Ansteigens des Dunkelstroms bei zunehmend dunktem Meßobjekt keine lineare Licht-Strom-Charakteristik mehr hat.

Eine Belichtungssteuerung für eine einäugige Spiegelreflexkamera mit Lichtmessung durch das Aufnahmeobjektiv gemäß der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DT-ÖS 21 17 532 bekannt. Bei diesem Stand der Technik kommt es darauf an, eine logarithmische und antilogarithmische Transformationsschaltung zu schaffen, bei der temperatur- und alterungsbedingte Fluktuationen einer Diode nicht in die Verarbeitung des Meßwertausgangs einer Photozelle oder eines Photowiderstands od. dgl. eingehen. Es ist jedoch keine Möglichkeit angegeben, die Belichtungssteuerung zu justieren und gegebenenfalls auch an die verschiedenen Parameter der einzelnen Messungen anzupassen. Vielmehr wird eingangsseitig am Verstärker ein sehr niedriger Photostrom mit Hilfe eines Schalters geschaltet. Das Schalten eines so niedrigen Photostroms bringt jedoch viele Schwierigkeiten und Unberechenbarkeiten mit sich.

Zur Anpassung an verschiedene Parameter der einzelnen Messungen wie etwa unterschiedliche Filmempfindlichkeiten oder Verschlußzeiten ist es zwar bekannt (DT-AS 19 57 640), unter mehreren Widerständen, die zwischen einem lichtelektrischen Wandler und dem stark gegengekoppelten Operationsverstärker eingeschaltet sind, zu wählen. Auch hierbei wird der verhältnismäßig niedrige Photostrom über einen Umschalter geleitet. Außerdem ist keine Wahl entsprechend zwei voneinander unabhängigen Parametern möglich, hierfür muß vielmehr erst eine einzige Zwischengröße für die Einstellung aus den beiden Parametern berechnet werden.

Ferner ist es bekannt, eine Photodiode zwischen die erste und die zweite Steuereingangsklemme eines Differenzverstärkers zu schalten, von denen beide jeweils über einen Widerstand an eine Stromquelle geschaltet sind, und eine Rückkopplung vorzusehen (DT-OS 19 63 085). Diese bekannte Anordnung ist jedoch nicht für eine einäugige Spiegelreflexkamera vorgesehen und weist demnach auch keine Speicherschaltung auf. Die Rückkopplung koppelt daher unmittelbar das Ausgangssignal des Differenzverstärkers an die eine Steuereingangsklemme des Differenzverstärkers zurück. Außerdem sind auch bei dieser Anordnung die Widerstände am Eingang des Differenzverstärkers nicht einstellbar, so daß auch mit deren Hilfe keine parameterabhängige Nachstellung der Belichtungssteuerung möglich ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Justierung der Belichtungssteuerung bei fest und nicht über einen Schalter installierter Photodiode zu erzielen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Photodiode zwischen die erste und die zweite Steuereingangskiemme des Diffcrcnzverstärkers geschaltet ist, von denen beide jeweils über einen einstellbaren Widerstand an der Stromquelle geschaltet sind, und daß eine Rückkopplung vorgesehen ist, wenn der Schalter geschlossen ist, durch die ein Teil des

sienals der Speicherschaltung zu einer der ' ngsklemmen des Differenzverstärkers nepkoDoelt ist, wohingegen die Rückkopplung ⁵T hoben ist wenn der Schalter zum Speichern des jufgenoDc k _der Lichtmeßschaltung unterbrochen

^iSlniese Schaltung wirkt sich so aus, daß der

,rom ohne geschaltet werden zu müssen, im

Photostrom on _ β ^ _{VerhäUnis des ersten}

^TTzwdi«ί Widerstandes zueinander verstärkt •-in daß der Ausgangsstrom des Differenzverstär-^Wirdl das zu speichernde Signal darstellt, das d.e ^kerS ffiuteuerung steuert. Bemerkenswert .st, daß ^Veh_t das Ausgangssignal des der Speicherschaltung

^m halteten Differenzverstärkers an einem seiner vorgeschalteten υ ^^ ^ ^ ^ ^

^EinSSnade^gr gleichzeitig als Verstärker .irkenden I Schaltung Die Rückkopplung tritt h.erbe. nur ^SPh enTderLichtmessung auf und wird nach dem u hWaopen des Spiegels unterbrochen. Dadurch _1St im Ofensau einer direkten Rückkopplung des Ausgangs· S des Differenzverstärkers eine besonders hohe ^Sr naniBkeit der Belichtungssteuerung möglich ^G _c Veränderung zweier voneinander unabhang.ger ρ ^EleTerTt duich Veränderung der beiden zwischen ^ Differenzverstärker und der Spannungsquelle ^de" S "β Widerstände möglich, ohne daß hierdurch _er Umschalten des Stromwegs des Photostroms

.5

20

z₅

^erMifdieser Schaltung kann zum Erhalten einer

u Upp Reaktion als lichtmessendes Element auch ^Siⁿ eiteti Se Silizium-Photodiode verwendet

Etement arbeitet dabei im wesentlichen unter VorbStung und die Verstärkung kann durch die f der Widerstände den jeweiligen Parametern

Diagramm zur Darstellung der Beziehung Ter MeV des einfallenden L.chts und dem

SSr^ Ausführung,

jedoch

Zustand ist es

Der Liegt keine Vorspannung an der Photodiode an, so kann ab einem Punkt P₂, der einer Lichtmenge U₂ gemäß de: Kurve F₎₂ entspricht, keine Änderung im Photostrom festgestellt werden. Wird also die Photodiode ohne Vorspannung betrieben, so vergrößert sich der photoempfindliche Bereich der Diode im Vergleich zu dem mit der einer Vorspannung betriebenen Diode vom Punkt entsprechend der Lichtmenge Lot /um Punkt entsprechend der Lichtmenge U₂- Im allgemeinen ist es also für die Verstärkung eines Photostroms notwendig, eine Vorspannung an die Photodiode anzulegen, um den Stromwert in die Verstärkungszone von Halbleiter-Bauelementen anzuheben; jedoch ist gemäß der Erfindung eine gegenseitige Kompensation an den gegenüberliegenden Seiten der Diode zu erwarten, so daß es möglich ist, die Vorspannung im wesentlichen

Null sein zu lassen.

Zum mechanischen Aufbau der einäugigen Spiegelreflexkamera ist zu bemerken, daß ein Spiegel den in die Kamera eintretenden Lichtstrom zunächst zum Sucher und zum lichtmessenden Element der Lichtmeßschaltung hin umleitet und bei Niederdrücken des Auslöseknopfes aufklappt, um den Lichtstrom zum lichtempfindlichen Film durchzulassen. Beim Aufklappen des Spiegels wird also der Lichtstrom zum Hchtmessenden Element unterbrochen, so daß durch dieses nur noch der Dunkelstrom fließt

F i g. 2 zeigt einen elektrischen Schaltplan einer Ausführungsform der Erfindung, mit einem Widerstand Ri, der mit einer Klemme mit einer Diode Qi und mit der anderen Klemme mit Erde verbunden ist. p-Kanal-Sperrschicht-Feldeffekttransistoren Fi und F₂ bilden einen mit konstantem Strom betriebenen Differenzverstärker mit einer Konstantstromschaltung, die pnp-Transistoren Q₂ und Qi enthält, von denen der Transistor Q₂ zwischen der elektrischen Stromquelle und der gemeinsamen Quelle der Feldeffekttransistoren Fi und F₂ liegt. Die Summenverstärkung des Verstärkers ist niedrig genug im Vergleich zur Differenzverstärkung, und es ist für eine ausreichende Kompensation von Änderungen in dßr Speisespannung gesorgt. Durch den Differenzverstärker ist auch für eine Kompensation des Wärmeeffektes gesorgt. Eine Silizium-Photodiode phD ist zwischen das Gatter G\ des Transistors Fi und das Gatter G₂ des Transistors F₂ eingesetzt, wobei die positive Klemme mit dem Gatter G₂ und die negative Klemme mit dem Gatter G\ verbunden ist. Wird das Licht bei einer in einer gegebenen Stellung festgelegten Objektivöffnung (Blende) der Kamera gemessen, so kann der Widerstand R₂ ein fester Widerstand sein; wird jedoch das Licht bei voll geöffneter Blende gemessen, so muß der Widerstand R₂ ein variabler Widerstand sein, der mit dem Blenden-Einstellmechanismus verbunden ist. Widerstände R₄ und R5 sind mit jeweils einer , Klemme mit dem Abfluß D₁ des Transistors Fi bzw. dem Abfluß D₂ des Transistors F₂ verbunden und mit der anderen Klemme an entgegengesetzte Klemmen eines veränderlichen Widerstandes Rt angeschlossen. Der veränderliche Widerstand R₆ dient dem Justieren einer 0 Unbalance zwischen den Transistoren Fi und F₂ sowie einer Unbalance zwischen den Widerständen Ra und Rs; er hat einen zentralen Abgriff, der mit Erde verbunden ist. In der gezeichneten Anordnung sind eine Diode Q4 sowie npn-Transistoren Q₅, Qe und Q₇ vorgesehen. Die >s Basen der npn-Transistoren Qb und Q7 sind mit den Abflüssen D\ bzw. D₂ verbunden, und der gemeinsame Emitter ist mit der Konstantstromschaltung verbunden, zu der die Diode Q4 und der npn-Transistor Qs gehören.

Die npn-Transistoren Qb und Q stellen ebenfalls einen Konstantstrom-Differenzverstärker dar. Ein Widerstand Ri dient zur Bestimmung des durch die Konstantstromschaltung geleiteten Stroms für den Differenzverstärker mit den Transistoren Fi und F₂ und für den Differenzverstärker mit den npn-Transistoren Q₆ und Qi. Der Kollektor des npn-Transistors Q₀ ist unmittelbar mit der Stromquelle verbunden, und der Kollektor des npn-Transistors Qi ist mit einem Widerstand Ri und mit der Basis eines npn-Transistors Q₈ verbunden. Der Emitter des npn-Transistors Q» ist an die Basis eines npn-Transistors Qj und der Kollektor an die Stromquelle angeschlossen. Die Anordnung der npn-Transistoren Q₈ und Qt kann als eine Art von »Darlingtonschaltung betrachtet werden, die die Ausgangsspannung des npn-Transistors Qi bei hoher Eingangsimpedanz bekommt und sie verstärkt. Mit dem npn-Transistor Q₉ sind ein Kollektorwiderstand /?9 und ein Emitterwiderstand Ri₀ verbunden, die die Ausgangsspannung dieses Transistors aufnehmen und sie über den Schalter Si einem Speicherkondensator Ci sowie zum Gatter eines Transistors F₃ speisen. Ein Kondensator C₃ ist zwischen die Stromquelle und das Gatter des Transistors F₃ geschaltet, um Verluststrom aufgrund der Selbstentladung des Kondensators Ci auszugleichen. Der Kondensator C₃ ermöglicht die Ladungsspeicherung für eine verlängerte Zeit. Weiterhin ist ein mit konstantem Strom betriebener Differenzverstärker mit einer Schaltung vorgesehen, die den Feldeffekttransistor F₃ und einen weiteren Feldeffekttransistor F₄, pnp-Transistoren Qio und Q_]2, eine Diode Qn und Widerstände Rn, Ri₂ und Rn umfaßt, wobei die Gatterspannung des Transistors Fa von den Widerständen Ru, Ris, Rib und Ru bestimmt wird. Die Diode Qn dient der Kompensation des Wärmeeffektes am npn-Transistor Qi₄. Die Ausgangsspannung des Konstantstrom-Differenzverstärkers mit den Feldeffekttransistoren F₃ und Fi wird am Abfluß des Transistors F₄ abgenommen und der Basis eines npn-Transistors Qi₄ zugeführt. Ein npn-Transistor Qi₃ ermöglicht einen konstanten Stromfluß hindurch aufgrund der Existenz des npn-Transistors Qi₂ und des Widerstandes R_n. Der konstante Strom ist gleich der Summe des Kollektorstroms des npn-Transistors Qm und des Basisstroms des npn-Transistors Qi₅. Bei dieser Schaltung steigt im Dunkelzustand das Basispotential des npn-Transistors Qm an, so daß das Kollektorpotential des Transistors Qm und infolgedessen das Basispotential des npn-Transistors Qi₅ abnehmen, infolgedessen sinkt der Kollektorstrom des Transistors Qi₅ unter einen Hell-Wert, und es wird ein umgekehrtes Ergebnis erhalten. Der Kollektorstrom des Transistors Qi₅ ist proportional der Lichtmenge. Aus der Beziehung zwischen dem Licht und dem Kollektorstrom ist zu entnehmen, daß die Verschlußgeschwindigkeit (Kehrwert der Belichtungszeit) sich bei Helligkeit erhöht und bei Dunkelheit erniedrigt. Der Kollektor des npn-Transistors Qi₅ ist über die Stellung 1 des Schalters S₂ mit dem Gatter G₂ des Transistors F₂ verbunden, wodurch sich eine negative Rückkopplungsschaltung ergibt. Das Kontaktstück der Stellung 2 des Schalters S₂ ist mit dem Kontaktstück der Stellung 1 eines Auswahlschalters S_s verbunden, der dem Einstellen der »Automatik« dient, bei der die Belichtungszeit automatisch bestimmt wird, sowie der Einstellung »manuell«, bei der die Belichtungszeit nach Wunsch von Hand eingestellt wird. Der Schalter Si ist mit einer Klemme eines Zeitsteucrkondcnsiitors C; verbunden, dessen andere Klemme nn der

Stromquelle hängt. Parallel zum Kondensator C₂ ist ein Triggerschalter S₄ geschaltet. Das Kontaktstück der Stellung 2 des Schalters S₃ ist mit einer Mittelanzapfung M eines manuell verstellbaren variablen Widerstandes R₂O zur manuellen Wahl der Belichtungszeit verbunden. Ein Widerstand R21 und ein Schalter S5, der mit dem Verschlußauslöseknopf gekoppelt ist, dienen der Ball-Belichtung. Ein npn-Transistor Q17 ermöglicht eine Anzeige an einer Anzeigeeinrichtung; die Basis dieses Transistors ist mit der Basis des npn-Transistors Q15 verbunden. Zwischen den Emittern der Transistoren Qi? und Qi9 ist ein negativer Rückkopplungswiderstand R^ geschaltet. Eine pegelverschiedende Diode Qk, ist zwischen dem Emitter des Transistors Qi5 und Erde gelegt, und ein Anzeiger A liegt zwischen dem Kollektor des Transistors Qi₇ und der Stromquelle. Ein Widerstand /?m liegt zwischen dem Kollektor des npn-Transistors Qi₅ und Erde, um den Verschluß in der Stellung »Automatik« etwa 10 Sekunden nach seiner öffnung zu schließen, selbst wenn die Lichtmenge nicht genügt, um den Verschluß zu schließen. Die Ausgangsspannung des Zeitsteuerkondensators C₂ ist an das Gatter eines Feldeffekttransistors F₅ gelegt.

Als Quellenwiderstand für den Feldeffekttransistor F₅ ist ein Widerstand R₂₂ geschaltet, und zwischen die Quelle des Transistors F₅ und Erde ist zur Justierung des Triggerpegels ein veränderlicher Widerstand fl₂j gelegt. Das Ausgangssignal des Transistors F₅ wird über einen Abfluß-Widerstand R24 abgegriffen. Die npn-Transistoren Qie und Q19 bilden zusammen mit Widerständen R₂^, Rn. R27 und R₂S, mit einem Elektromagnet Ry und mit einer Diode Q₂O einen Schmitt-Trigger, der die Stromversorgung des Elektromagnets Ry oder der Kollektorbelastung des npn-Transistors Qm entsprechend dem Ausgangssignal des Feldeffekttransistors Fs steuert. Die Diode Q₂₀ soll verhindern, daß der npn-Transistor durch während des Schaltens des Schmitt-Triggers auftretende Impulserscheinungen Beschädigungen erleidet. Ein Schalter S* wird mit dem Verschlußauslöseknopf zum Schließen der Verbindung mit der Stromquelle betätigt.

Es sei nun der typische Vorgang beim Aufnehmen eines Bildes beschrieben.

Es sei auf den Fall Bezug genommen, daß die Belichtungszeit automatisch entsprechend der vom aufzunehmenden Gegenstand abgegebenen Lichtmenge, der Filmempfindlichkeit und der Blende bestimmt werden soll und alle Schalter vor dem Niederdrücken des Verschlußauslöseknopfes in der Stellung 1 stehen Der Schalter S₃ befindet sich unabhängig von dei Stellung des Verschlußauslöseknopfes immer in dci Stellung 1. Da der Schalter S₅ bei der automatischer Belichtung keine Funktion ausübt, wird er nicht weitei beschrieben. Vor dem Aufnehmen des Bildes wird ein< Justierung entsprechend der Filmempfindlichkeit durch geführt, indem der Widerstand R₂ mit Hilfe eine Filmempfindlichkeitsknopfs an der Kamera eingestell wird. Anschließend wird die Blende festgelegt. Bei eine Kamera mit eine einer manuell einstellbaren Blend wird das durch diese Blende tretende Licht vor photoempfindlichen Element gemessen. Hat die Käme ra eine Vorwahlblende, eine sogenannte Springblend« so wird das Licht mit voller Blendenöffnung gemessei die sich jedoch unmittelbar vor der Betätigung de Schalters auf eine vorgegebene Stellung verkleinert. It ersteren Fall muß also der Widerstand /?i zui Bestimmen des Verstärkungsfaktors des Photostron festgelegt sein, da sich der Photostrom proportional m

der Blendenöffnung ändert. Im letzteren Fall muß jedoch der Widerstand Ri entsprechend dem voreingestellten Wert der Blende eingestellt werden, so daß der Strom proportional diesem voreingestellten Wert ist.

Nach der Bestimmung der Blende wird der Ver- s schlußauslöseknopf gedruckt. Hierbei wird zunächst der Schalter St, so betätigt, daß er die geschlossene Stellung 2 einnimmt, die Stromquelle angeschlossen wird, und die Messung beginnt. Es fließt der der Lichtmenge entsprechende Photostrom l_p durch die Silizium-Photo- \o diode phD und weiter durch den Widerstand R₃. Durch diesen Strom wird das Gatter G₂ des Transistors F₂ auf positives Potential gebracht, und das Abflußpotential des Transistors F₂ erniedrigt sich. Dies bringt den Kollektor des npn-Transistors Q; auf positives Potential, den Kollektor des npn-Transistors Qj und das Gatter des Feldeffekttransistors F₃ auf negatives Potential, den Abfluß des Feldeffekttransistors F₄ und die Basis des npn-Transistors Qh auf negatives Potential, den Kollektor des npn-Transistors Qu und die Basis des npn-Transistors Qi 5 auf positives Potential und den Kollektor des npn-Transistors Q15 auf negatives Potential. Das Kollektorpotential des Transistors Qi5 wird über den Schalter S₂ an das Gatter G₂ des Feldeffekttransistors F₂ gelegt, so daß sich keine nennenswerte Änderung im Potential des Gatters G₂ aufgrund der negativen Rückkopplung ergibt. Im Fall, daß die bei offener Schleife betrachtete Verstärkung des Rückkopplungsverstärkers hoch ist, kann angenommen werden, daß die Eingangsspannung zwischen den Transistoren Fi und F₂ im wesentlichen Null ist. Der durch den Widerstand Ri und die Rückkopplungsschleife fließende Strom / kann deshalb durch die folgende Gleichung dargestellt werden:

(12)

35

1st der Widerstandswert des Widerstandes Rj groß im Vergleich zu dem aufgrund der Filmempfindlichkeit justierten Widerstand R₂, so wird der Photostrom verstärkt und sodann in den Kollektor des npn-Transistors Q)5 eingespeist. Hierbei erscheint eine Spannung entsprechend der Lichtmenge am Speicherkondensator Q. Wie aus der Gleichung (12) ersichtlich ist, ist eine 4s Justierung entsprechend der Filmempl'indlichkeit durch Einstellen des Widerstands R₂ zur Änderung der Stromverstärkung möglich.

Nun wird im Anzeiger A eine Belichtungszeit angezeigt, die entsprechend der Filmempfindlichkeit, der Blendenöffnung und der Lichtmenge bestimmt ist. Wird nun der Verschlußauslöseknopf weitergedrückt, so kommt der Schalter S\ in die Schaltstellung 2, und weiterhin werden die Schalter S₂ und S₄ in ihre Schaltstellungen 2 gebracht, unmittelbar bevor der ss Kameraspiegel aufklappt. Es ist zu beachten, daß im Falle einer Kamera, bei der die Lichtmessung mit voll geöffneter Blende erfolgt, der Schalter Si betätigt werden muß, bevor die Blende während der Verschlußlöselösung in die vorgegebene Stellung springt. Die (.0 Schalter S₂ und S₄ können in dieser Reihenfolge betätigt werden, nachdem der Schalter Si betätigt worden ist. Die Speicherfunktion beginnt, wenn der Schalter Si in die Schallstellung S₂ gebracht worden ist und wenn der Schalter S₂ in die Schaltstellung S₂ gebracht worden ist, hs woraufhin ein Strom, der der im Speicherkondensator Ci gespeicherten Spannung entspricht, von der Stromauelle durch den Schalter Si zum Kollektor des npn-Transistors Qi₅ fließt. Hat die Spannung der gespeicherten Ladung den richtigen Wert, so ist der Strom gleich demjenigen, der durch die negative Kückkopplungsschleife zum Kollektor des npn-Transistors Qi₅ während der Lichtmengenmessung geflossen ist. Der Triggerschalter S₄ wird in seine offene Stellung 2 gebracht, wenn der Verschluß geöffnet ist. Hierauf wird der Zeitsteuerkondensator C₂ durch den der gespeicherten Ladung entsprechenden Strom geladen. Erreicht die Spannung im Kondensator C₂ einen gegebenen Pegel, so wird der Feldeffekttransistor F5 leitend, und ein Strom fließt hindurch, so daß das Basispotential des npn-Transistors Qi₈ ansteigt. Hierdurch wird der Transistor Qig leitend, und der npn-Transistor Q19 sperrt und unterbricht den Strom durch den Elektromagnet Ry, so daß der Verschluß schließt.

Die Belichtungszeit entspricht der Zeit von der Betätigung des Schalters S₄ bis zur Unterbrechung des durch den Elektromagnet fließenden Stroms.

Dies kann durch die folgende Gleichung dargestellt werden:

ί =

C₂ ■ Vr
I

R₃IR₂

wobei f = Belichtungszeit, Vr = Triggerspannung und / = Kollektorstrom des npn-Transistors Q15, der als »Zeitsteuerstrom« bezeichnet werden kann.

Wie aus der Gleichung ersichtlich ist, kann die Belichtungszeit durch den Zeitsteuerstrom / bestimmt werden, wenn der Wert C₂ · Vr konstant ist. Der dem Kondensator C₂ und der Silizium-Photodiode phD innewohnende Fehler kann durch die Justierung der Triggerspannung Vr behoben werden. Die Justierung der Triggerspannung erfolgi durch den variablen Widerstand R₂i, der die Spannung zwischen dem Gatter und der Quellenelektrode des Feldeffekttransistors F₅ verändert.

Im folgenden sei ein typisches Beispiel zur Bestimmung der Belichtungszeit aufgrund der Gleichung (1) beschrieben. Es sei die Kapazität des Zeitsteuerkondensators C₂ = 1 μΡ und die Triggerspannung = 3V, so daß der Wert C₂- V₇= 3 · 10-⁶ Coulomb. Hat der Film eine Empfindlichkeit von 100 ASA, so kann angenommen werden, daß bei einer Lichtmenge Li bei einer Blende F= 1,4 und einer Belichtungszeit vor '/1000 Sekunde eine richtige Belichtung erhalten wird. Ei wird weiter angenommen, daß der Photostrom ir diesem Fall 3 μΑ beträgt. Aus der Gleichung (1) ergib sich, daß der Strom / = 3 · 10-^b · 1000 = 3mA ist, urr die Verschlußgeschwindigkeit von '/ιοοο Sekunde zi ergeben. Der Wert RiZR₂ = 1000. Beträgt also de Widerstandswert des Filmempfindlichkeits-Wider stands R₂ 100 Ohm, so ist der Widerstandswert de Widerstandes Ri 10OkQ. Bei gleicher Lichtmenge L wird für einen Film mit einer Empfindlichkeit von 201 ASA der Widerstandswert des Widerstandes R₂ zu 51 Ohm gewählt, so daß sich der Photostrom-Verstär kungsfaktor auf die Hälfte reduziert. Der Zeitsteuer strom / wird damit halbiert, und man erhält ein Belichtungszeit von '/200 see zur Erzielung eine korrekten Belichtung. Für einen Film einer Empfindlich keit von 50 ASA wird der Widerstand R₂ auf 200 Ohr eingestellt, um ein gleiches Ergebnis zu erzielen.

Es sei nun die Wirkung der Blendcneinstellun beschrieben. Bei einer Kamera mit manueller Blende! einstellung wird das auf die Silizium-Photodiode ph fallende Licht auf die Hälfte reduziert, wenn die Biene von F= 1,4 auf F= 2 verkleinert wird. Der Phot

709 544/:

strom /,, wird damit 1,5 μΑ. Bei einem Film der Empfindlichkeit"!00 ASA ist der Wert R_}/R₂ = 1000, der Strom /wird 1,5 μΑ, und die Belichtungszeit wird '/500 Sekunde. Wird das Licht mit voll geöffneter Blende gemessen, so ist der Widerstand /?₃ mit der Blendeneinstellung so gekoppelt, daß der Widerstandswert des Widerstands Rs entsprechend dem voreingestellten Blendenwert justiert wird. Wird beispielsweise eine Blende F = 2 voreingestellt, so wird der Widerstandswert des Widerstandes Rz auf 50 kQ verringert, was die Hälfte des Widerstandswerts für eine voreingestellte Blende von F= 1,4 ist. Der Zeitsteuerstrom wird entsprechend für den gleichen Photostrom l_p reduziert, so daß sich die Belichtungszeit Άοο zum Erzielen einer richtigen Belichtung ergibt. Bei der gleichen Blendenöffnung und der gleichen Filmempfindlichkeit verdoppelt sich der Photostrom, wenn sich die Lichtmenge von L\ auf 2 · L\ erhöht, wodurch sich die Belichtungszeit auf die Hälfte erniedrigt und wiederum eine korrekte Belichtung erzielt wird. In der beschriebenen Weise ist also eine automatische Belichtungssteuerung möglich.

Mit der beschriebenen Schaltung ist auch eine Belichtungssteuerung von Hand möglich, wenn der Schalter S₃ in seine Stellung 2 geschaltet wird und die Ladezeit des Kondensators C₂ durch die manuelle Einstellung des veränderlichen Widerstands A₂₀ bestimmt wird. Auch ist eine Langzeitbelichtung möglich, indem der Schalter S₅ in seine Stellung 2 kommt, bevor der Schalter S₄ in seine Stellung 2 gekommen ist, so daß der Kondensator C₂ nicht geladen wird. Die Verwendung der Schalter im Selbstauslösebetrieb ist ebenfalls möglich, da die Leckstrom-Entladung des Kondensators Ci, sofern sie nicht an sich ausreichend niedrig ist, durch den Kondensator C₃ verzögert wird.

F i g. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung. Die Schaltung gleicht im wesentlichen der nach F i g. 2, und im folgenden wird nun der Unterschied zwischen diesen beiden Schaltungen beschrieben. Nach F i g. 3 ist der Widerstand R\_b zwischen den Abfluß des Feldeffekttransistors Fi und den Widerstand /?₄ geschaltet, um zu verhindern, daß die Spannung, die aufgrund einer kleinen Differenz zwischen der gegenseitigen Impedanz G_n, der Feldeffekttransistoren F, und F₂ erzeugt wird, wenn die Gatterspannungen der Transistoren Fi und F₂ vermindert werden, in der ganzen Schaltung positiv rückgekoppelt wird und damit eine Schwingung verursacht.

Der Speicherkondensator Ci ist zwischen die Gatter der Feldeffekttransistoren F₃ und F₄ eingesetzt, und die gemeinsame Quelle dieser beiden Transistoren ist mit dem Kollektor eines pnp-Transistors Qm verbunden, der eine Konstantstromquelle darstellt, indem er an seiner Basis und an seinem Emitter mit den entsprechenden Klemmen eines pnp-Transistors Qi₄ verbunden ist.

Der Kollektor eines npn-Transistors Qn, der zusammen mit einem npn-Transistor Qi₂ eine Konstantstromquelle darstellt, indem er mit seiner Basis und einem Emitter mit den entsprechenden Klemmen des Transistors Qi_> verbunden ist, schließt an den Abfluß des Feldeffekttransistors F₃ und an die Basis des npn-Transistors Qn an. Zwischen den Abfluß des Transistors F₄ und den Transistors Qi j ist ein Transistor Qi j geschaltet. Das Gatter des Feldeffekttransistors F₄ ist mit einem Verbindungspunkt der Widerstände R_u und R_t: verbunden. Ein zwischen die Basis und den Kollektor des Transistors Qu und Erde eingeschalteter Widerstand Ru dient der Bestimmung des konstanten Stroms durch die Transistoren Qm und Qi₄. Der Kollektor des Transistors Qi₅ ist mit dem Gatter des Feldeffekttransistors F₂ verbunden und unmittelbar zur Eingangsstufe rückgekoppelt. Der Emitter des Transistors Qr-, ist mit den Basen eines Transistors Qu₃ sowie von npn-Transi-

ί stören Qi₇ und Qi₈ verbunden. Der Kollektor des Transistors Qi? ist mit dem Schaltstück der Schaltstellung 1 eines Wahlschalters S₃ verbunden, der der Wahl zwischen »Automatik«, bei der sich die Belichtungszeit automatisch ergibt, und »manuell«, bei der die Belichtungszeit manuell nach Wunsch eingestellt wird; dient. Der Schalter S3 ist mit einer Klemme eines Zeitsteuerkondensators C2 verbunden, dessen andere Klemme an der Stromquelle hängt. Ein Triggerschalter S₄ ist dem Kondensator Cj parallel geschaltet, und das seiner Schaltstellung 2 entsprechende Kontaktstück schließt an den mittleren Anzapfungen M eines veränderlichen Widerstandes A₂₀ zur manuellen Einstellung der Belichtungszeit an. Ein Widerstand R₂\ und ein Schalter, der mit einem Verschlußauslöseknopf verbunden ist (nicht dargestellt), dienen der Ball-Belichtung.

Der Kollektor des npn-Transistors Qis ist mit dem Gatter eines Transistors Q₁₉ und eines Feldeffekttransistors F₅ verbunden, so daß also der Transistor Qm mit einem Strom gleich dem Kollektorstrom des npn-Tran-

2s sistor Qi₅ versorgt wird. Zwischen die Quelle des Feldeffekttransistors F₅ und die Stromquelle ist ein Transistor Q₂₀ geschaltet, der aufgrund eines Widerstands Λ15 eine konstante Klemmenspannung aufweist. Der Feldeffekttransistor F₅ stellt Unterschiede zwischen

jo der Klemmenspannung des Transistors Q19 und der konstanten Klemmenspannung des Transistors Q20 fest und erzeugt einen Ausgangsstrom entsprechend der Differenz. Der Abfluß des Transistors F₅ ist mit einer Klemme eines Amperemeters A verbunden, dessen

.15 andere Klemme an einem veränderlichen Widerstand /?i7 zum Justieren des Maximalausschlages des Amperemeters A hängt. Der veränderliche Widerstand Ru ist ferner mit einem weiteren veränderlichen Widerstand R\s verbunden.

Ein Widerstand R₂₂ ist als Quellenwiderstand eines Feldeffekttransistors F₆ geschaltet, während zwischen die Quelle des Transistors F₆ und Erde ein veränderlicher Widerstand W₂₃ zur Einstellung des Triggerpegels geschaltet ist. Das Ausgangssignal des Transistors Ft

wird von einem Abflußwiderstand R₂* dieses Feldeffekttransistors abgenommen.

npn-Transistoren Q₂, und Q₂₂, Widerstände R₂s, Ä26, Rn und R_2S, ein Elektromagnet Ry und eine Diode Q23 stellen einen Schmitt-Trigger dar, der den Strom durch

so den Elektromagnet Ä/steuert, welcher die Kollektorbelastung des npn-Transistors Q₂₂ entsprechend der Aiisgangsspannung des Feldeffekttransistors F₆ darstellt. Die Diode Q₂₃ soll verhindern, daß der npn-Transistor Q₂₂ während Stoßvorgängen, die beim

>> Schalten des Schmitt-Triggers erzeugt werden, beschädigt wird. Ein Schalter Sh stellt die Verbindung zur Stromquelle her und wird vom Schalterauslöseknopf der Kamera betätigt.

Die Vorgänge bei der automatischen Bclichtungs-

fto steuerung und bei der manueller, Belichtungssteuerung sind dieselben wie bei der Ausführungsform nach F i g. 2, so daß sie nicht weiter beschrieben zu werden braucht.

Da der Zeitsteuerkondensator C; von dem dem Photostrom proportionalen Ausgangsstrom geladen

⁽'5 wird, ändert sich die Ladespannung linear in bezug zur Ladezeit, so daß es möglich ist, den Triggerpegel nach Wunsch zur Bestimmung der Belichtungszeit zu bestimmen. Außerdem ist die Soannune am photoenip-

findlichen Element im wesentlichen Null, so daß der Meßbereich im Vergleich zu einer Anordnung, bei der das fotoempfindliche photoempfindliche Element unter Vorspannung verwendet wird, erheblich vergrößert werden kann.

Bei bekannten Anordnungen wurden besondere Maßnahmen ergriffen, um eine logarithmische Kompression oder Expansion des Stroms durchzuführen, damit die Belichtungszeit der Lichtmenge entspricht. Demgegenüber ist es nach der Erfindung möglich, einen der Lichtmenge proportionalen Photostrom zu erhalten, indem einfach Widerstände an den gegenüberliegenden Klemmen des photoempfindlichen Elements geschaltet werden und eine Schaltung zum Verstärken der Ausgangsspannung am Verbindungspunkt geschaffen wird, wobei die Ausgangsspannung zu diesen Widerständen rückgekoppelt wird, um den Strom durch die Widerstände zu steuern. Die Schaltung kann entweder spannungsverstärkend oder stromverstärkend sein, wodurch dieselben Ergebnisse erzielbar sind. Mit der erfindungsgemäßen Belichtungssteuerschaltung kann die Lichtmenge gleich logarithmisch komprimiert werden, so daß sich eine einfache Anzeige der Belichtungszeit ergibt. Weiterhin schafft die Erfindung eine wirksame Einrichtung zum Komprimieren von Strom.

Die den Rückkopplungsgrad des Verstärkers mit der negativen Rückkopplung bestimmenden Widerstände werden entsprechend der Blendenöffnung oder der Filmempfindlichkeit justiert, so daß eine Belichtungssteuerung möglich ist, indem das Licht mit voll geöffneter Blende gemessen wird. Wird anstelle des entsprechend der Blendenöffnung eingestellten Widerstandes ein fester Widerstand verwendet, so ist es möglich, das Licht mit auf eine bestimmte Stellung eingestellter Blende zu messen.

Nach der Erfindung ist es außerdem möglich, alle Belichtungszeitfehler auszuschalten, die sich aus Herstellungsabweichungen in der Kapazität des zeitintegrierenden Kondensators oder der Empfindlichkeit des lichtempfindlichen Elements ergeben können, und zwar einfach durch Ändern der Triggerspannung. Die Justierung ist also sehr leicht, und die richtige Belichtungszeit ist erzielbar.

Bei der erfindungsgemäßen Belichtungssteuerung wird die Triggerschaltung direkt vom Strom der Ausgangsschaltung betrieben, so daß ein korrekter Triggerstrom gleich dem Ausgangsstrom erhalten werden kann, unabhängig von irgendwelchen Änderungen der Temperatur und der Speisespannung. Außerdem ist es möglich, eine Steuerung über einen weiten Strombereich durchzufünren.

Außerdem ändert sich nach der Erfindung, selbst wenn sich der Differenzausgang stark ändert, die Verstärkung der Schaltung selbst kaum, so daß e; möglich ist, die Abweichung der Eingang-Ausgang-Be Ziehung von der Linearität zu verringern.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Belichtungssteuerung für eine einäugige Spiegelreflexkamera mit Lichtmessung durch das Aufnahmeobjektiv, einer Stromquelle, einer eine Fotodiode und einen Differenzverstärker mit zwei Steuereingangsklemmen, von denen eine über einen Widerstand mit der Stromquelle verbunden ist, enthaltenden Lichtmeßschaltung, einer das Ausgangssignal ι ο der Lichtmeßschaltung nach dem Aufklappen des Spiegels speichernden Speicherschaltung und einem elektronisch gesteuerten Verschluß, der durch das Niederdrücken eines die Stromquelle mit der Belichtungssteuerung verbindenden Auslöseknopfes zu öffnen ist und über eine Verschlußsteuerschaltung nach einer durch das gespeicherte Signal bestimmten Zeitspanne zu schließen ist, wobei ein Schalter zwischen dem Differenzverstärker und der Speicherschaltung vorgesehen ist, dadurch ge- ;o kennzeichnet, daß die Fotodiode (PhD) zwischen die erste und die zweite Steuereingangsklemme CC, G₂) des Differenzverstärkers (F₁, F₂) geschaltet ist, von denen beide jeweils über einen einstellbaren Widerstand (Rz, R2) an der Stromquelle (Vr) geschaltet sind, und daß eine Rückkopplung vorgesehen ist, wenn der Schalter (S]) geschlossen ist, durch die ein Teil des Ausgangssignals der Speicherschaltung zu einer der Steuereingangsklemmen (G₂) des Differenzverstärkers negativ rückgekoppelt ist, wohingegen die Rückkopplung aufgehoben ist, wenn der Schalter (S\) zum Speichern des Ausgangssignals der Lichtmeßschaltung unterbrochen ist.

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