DE2257776C3 - Belichtungssteuerung für eine einäugige Spiegelreflexkamera - Google Patents

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 Belichtungssteuerungen·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 wprHon

Es ist auch bekannt, als lichtmessendes Element eine Silizium-Photodiode zu verwenden, die auf sichtbares Licht anspricht Die Silizium-Photodioda weist eine erheblich verbesserte Ansprechzeit im Vergleich zu s 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 dunklem 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 beispiels-

■ 5 weise aus der DE-OS 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 (DE-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 (DE-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

do 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 Steuereingangsklemme des Differenzverstärke-s

''S geschaltet ist, von denen beide jeweils über einen einstellbarer) Widerstand an der Stromquelle geschaltet sind, und daß eine Rückkopplung vorgesehen ist, wenn Hpr Schalter geschlossen ist, durch die ein Teil des

Ausgangssignals der Speicherschaltung zu einer der S'euereingangsklemmen des Differenzverstärkers negativ rückgekoppelt ist, wohingegen die Rückkopplung aufgehoben ist, wenn der Schalter zum Speichern des Ausgangssignals der Lichtmeßschaltung unterbrochen > ist.

Diese Schaltung wirkt sich so aus, daß der Photostrom ohne geschaltet werden zu müssen, im Differenzverstärker gemäß dem Verhältnis des ersten und des zweiten Widerstandes zueinander verstärkt ic wird, so daß der Ausgangsstrom des Differenzverstärkers das zu speichernde Signal darstellt, das die Verschlußsteuerung steuert. Bemerkenswert ist, daß nicht das Ausgangssignal des der Speicherschaltung vorgeschalteten Differenzverstärkers an einem seiner Eingänge rückgekoppelt, sondern ein Teil des Ausgangssignals der gleichzeitig als Verstärker wirkenden Speicherschaltung. Die Rückkopplung tritt hierbei nur während der Lichtmessung auf und wird nach dem Hochklappen des Spiegels unterbrochen. Dadurch ist im Gegensatz einer direkten Rückkopplung des Ausgangssignals des Differenzverstärkers eine besonders hohe Genauigkeit der Belichtungssteuerung möglich.

Eine Veränderung zweier voneinander unabhängiger Parameter ist durch Veränderung der beiden zwischen den Differenzverstärker und der Spannungsquelle geschalteten Widerstände möglich, ohne daß hierc urch ein Umschalten des Stromwegs des Photostroms erforderlich ist

Mit dieser Schaltung kann zum Erhalten einer schnellen Reaktion als lichtmessendes Element auch ohne weiteres eine Silizium-Photodiode verwendet werden. Das Linearitätsproblem wird durch das Vorsehen des mit konstantem Strom betriebenen Differenzverstärkers gelöst, der den Effekt des Dunkel-Stroms ausschaltet und selbst in einem Bereich von gegenüber der Meßmöglichkeit vom CdS verminderter Helligkeit einer Meßmöglichkeit ergibt. Das lichtempfindliche Element arbeitet dabei im wesentlichen unter Null-Vorbelastung und die Verstärkung kann durch die Wahl der Widerstände den jeweiligen Parametern angepaßt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung dargestellt. In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt

F i g. 1 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen der Menge des einfallenden Lichts und dem Photostrom in einer Silizium-Photodiode,

F i g. 2 und 3 je einen Schaltplan einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Belichtungssteuerung.

Zunächst seien unter Bezugnahme auf F i g. 1 die Charakteristiken einer Photodiode beschrieben. Wird die Photodiode einer Vorspannung in Sperriehtung ausgesetzt, so steigt die Höhe des Photostroms / in bezug zu einer gegebenen Lichtmenge an, und somit steigt die Empfindlichkeit der Photodiode; dies geht jedoch gewöhnlich mit einer Erhöhung des Dunkelstroms Hand in Hand, In relativ dunklem Zustand ist es also aufgrund des Dunkelstromeffektes kaum möglich, (>o einen der Lichtmenge proportionalen Photostrom zu erhalten. In Fig. 1 ist die Beziehung zwischen der Lichtmenge und dem Photostrom in diesem Zustand durch eine Kurve Fn dargestellt. Der Effekt des Dunkelstroms erscheint an einem Punkt P\ auf der ('·; Kurve Fn, und es ist keine weitere Änderung im Photostrom festzustellen. Unter der Lichtmenge Ln kann also keine I .irhtänderune mehr gemessen werden.

Liegt keine Vorspannung an der Photodiode an, so kann ab einem Punkt P₂, der einer Lichtmenge Ly₂ gemäß der Kurve Fu entspricht, keine Änderung im Photostrorn festgestellt werden. Wi-d 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 U,\ zum Punkt entsprechend der Lichtmenge Lo₂. 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 lichtmessenden 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 R\, 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 Q) 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 der Speisespannung gesorgt. Durch den Differenzverstärker ist auch für eine Kompensation des Wärmeeffektes gesorgt. Eine Silizium-Photodiode phD ist zwischen das Gatter C\ des Transistors F₁ 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 Rt und R^ sind mit jeweils einer Klemme mit dem Abfluß D₁ des Transistors F, bzw. dem Abfluß D₂ des Transistors F2 verbunden und mit der anderen Klemme an entgegengesetzte Klemmen eines veränderlichen Widerstandes Rb angeschlossen. Der veränderliche Widerstand R_b dient dem Justieren einer Unbalance zwischen den Transistoren F₁ und F₂ sowie einer Unbalance zwischen den Widerständen R_A und Rr, er hat einen zentralen Abgriff, der mit Erde verbunden ist. In der gezeichneten Anordnung sind eine Diode <?₄ sowie npn-Transistoren ζ\ Qt, und Qi vorgesehen. Die Basen der npn-Transistoren Qt, und Qi sind mit den Abflüssen D₁ bzw. Di verbunden, und der gemeinsame Emitter ist mit der Konstantstromschaltung verbunden, zu der die Diode O₁ und der npn-Transistor Oi gehören.

Die npn-Transistoren Qt, und Qr 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 Aj und für den Differenzverstärker mit den npn-Transistoren Qb und Qi. Der Kollektor des npn-Transistors ζλ ist unmittelbar mit der Stromquelle verbunden, und der Kollektor des npn-Transistors Qi ist mit einem Widerstand /?« und mit der Basis eines npn-Transistors C^ verbunden. Der Emitter des npn-Transistors Qn isl an die Basis eines npn-Transistors Qt und der Kollektor an die Stromquelle angeschlossen. Die Anordnung der npn-Transistoren Qg und Q) kann als eine Art von ijno betrachtet werden die die

Ausgangsspannung des npn-Transistors Qi bei hoher Eingangsimpedanz bekommt und sie verstärkt. Mit dem npn-Transistor Q, sind ein Kollektorwidersland R^ und ein Emitterwiderstand Rm verbunden, die die Ausgangsspannung dieses Transistors aufnehmen und sie über den Schalter Si einem Speicherkondensator C, sowie zum Gatter eines Transistors F) speisen. Ein Kondensator G ist zwischen die Stromquelle und das Gatter des Transistors Fi geschaltet, um Verluststrom aufgrund der Selbstentladung des Kondensators C\ auszugleichen. Der Kondensator d ermöglicht die Ladungsspeicherung für eine verlängerte Zeit. Weiterhin ist ein mit konstantem Strom betriebener Differenzverstärker mit einer Schaltung vorgesehen, die den Feldeffekttransistor Fj und einen weiteren Feldeffekttransistor Fa. pnp-Transistoren Q_w und Q\2. eine Diode Qw und Widerstände Rw, Rn und R\> umfaßt, wobei die Gatterspannung des Transistors Ft von den Widerständen Ri,, /?i5, R\b und R\7 bestimmt wird. Die Diode Qn dient der Kompensation des Wärmeeffektes am npn-Transistor Q\«. Die Ausgangsspannung des Konstantstrom-Differenzverstärkers mit den Feldeffekttransistoren Fi und Fa wird am Abfluß des Transistors Fi abgenommen und der Basis eines npn-Transistors Q_u zugeführt. Ein npn-Transistor Q₁) ermöglicht einen konstanten Strumfluß hindurch aufgrund der Existenz des npn-Transistors Q]₂ und des Widerstandes An. Der konstante Strom ist gleich der Summe des Kollektorstroms des npn-Transistors Qn und des Basisstroms des npn-Transistors Qi·,. Bei dieser Schaltung steigt im Dunkelzustand das Basispotential des npn-Transistors Q\i an, so daß das Kollektorpotential des Transistors <ji4 und infolgedessen das Basispotential des npn-Transistors Q-, abnehmen. Infolgedessen sinkt der Kollektorstrom des Transistors <?is unter einen Hell-Wert, und es wird ein umgekehrtes Ergebnis erhalten. Der Kollektorstrom des Transistors Qt=, 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 Q₁=, ist über die Stellung 1 des Schalters S2 mit dem Gatter G₂ des Transistors Fj verbunden, wodurch sich eine negative Rückkopplungsschaltung ergibt. Das Kontaktstück der Stellung 2 des Schalters S₂ ist mit dem Kontaktstück der Stellung 1 eines Auswahlschalters 5Ί 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 Zcilslcucrkondcnsators ('.· verbunden, dessen andere Klemme an der

Stromquelle hängt. Parallel zum Kondensator C₂ ist eil Triggerschalter St geschaltet. Das Kontaktstück de Stellung 2 des Schalters Sj ist mit einer Mittelanzapfunj M eines manuell verstellbaren variablen Widerstände /?jci zur manuellen Wahl der Belichtungszeit verbunder Ein Widerstand /?.>i und ein Schalter So, der mit den Verschlußauslöseknopf gekoppelt ist, dienen der Ball Belichtung. Ein npn-Transistor Q,₇ ermöglicht eim Anzeige an einer Anzeigeeinrichtung; die Basis diese Transistors ist mit der Basis des npn-Transistors Qi verbunden. Z wischen den Emittern der Transistoren Q] und Q]* ist ein negativer Rückkopplungswiderstand R] geschaltet. Eine pegelverschiedende Diode Q\_b is zwischen dem Emitter des Transistors Qi-, und Erd> gelegt, und ein Anzeiger A liegt zwischen den Kollektor des Transistors Qn und der Stromquelle. Eil Widerstand /?i» liegt zwischen dem Kollektor de npn-Transistors Qi^ und Erde, um den Verschluß in de Stellung »Automatik« etwa 10 Sekunden nach seine öffnung zu schließen, selbst wenn die Lichtmenge nich genügt, um den Verschluß zu schließen. Die Ausgangs spannung des Zeitsteuerkondensators C2 ist an da Gattereines Feldeffekttransistors Fs gelegt.

Als Quellenwiderstand für den Feldeffekttransistor F ist ein Widerstand R22 geschaltet, und zwischen dii Quelle des Transistors Fs und Erde ist zur Justierung de Triggerpegels ein veränderlicher Widerstand R21 gelegi Das Ausgangssignal des Transistors F; wird über cinei Abfluß-Widerstand Λ24 abgegriffen. Die npn-Transisto ren Qm und Qm bilden zusammen mit Widerständen R₂' R}_b, /?:; und R₂H, mit einem Elektromagnet Ry und mi einer Diode Q₂U einen Schmitt-Trigger, der di< Stromversorgung des Elektromagnets Ry oder de Kollektorbelastung des npn-Transistors Q^ entsprc chend dem Ausgangssignal des Feldeffekttransistors A steuert. Die Diode Q20 soll verhindern, daß de npn-Transistor durch während des Schaltens de Schmitt-Triggers auftretende Impulserscheinungen Be Schädigungen erleidet. Ein Schalter S₆ wird mit den Verschlußauslöseknopf zum Schließen der Verbindunj mit der Stromquelle betätigt.

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

Es sei auf den Fall Bezug genommen, daß di< Belichtungszeit automatisch entsprechend der von aufzunehmenden Gegenstand abgegebenen Lichtmen ge, der Filmempfindlichkeit und der Blende bestimm werden soll und alle Schalter vor dem Niederdrücket des Verschlußauslöseknopfes in der Stellung 1 steher Der Schalter Sj befindet sich unabhängig von de Stellung des Verschlußauslöseknopfes immer in de Stellung 1. Da der Schalter S5 bei der automatischer Belichtung keine Funktion ausübt, wird er nicht weite beschrieben. Vor dem Aufnehmen des Bildes wird eim Justierung entsprechend der Filmempfindlichkeit durch geführt, indem der Widerstand R2 mit Hilfe eine: Filmempfindlichkeitsknopfs an der Kamera eingestcll wird. Anschließend wird die Blende festgelegt. Bei einei Kamera mit eine einer manuell einstellbaren Bbndf wird das durch diese Blende tretende Licht vor photoempfindlichen Element gemessen. Hat die Käme ra eine Vorwahlblende, eine sogenannte Springblende so wird das Licht mit voller Blendenöffnung gemessen die sich jedoch unmittelbar vor der Betätigung de Schalters auf eine vorgegebene Stellung verkleinert. In ersteren Fall muß also der Widerstand R₁ zun Bestimmen des Verstärkungsfaktors des Photostrom festgelegt sein, da sich der Photostmm proportional mi

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 Verschlußauslöseknopf gedruckt. Hierbei wird zunächst der Schalter Sj, so betätigt, daß er die geschlossene Stellung 2 einnimmt, die Stromquelle angeschlossen wird, und die Messung beginnt. Es fließt der der Lichtmenge entsprechende Photostrom /,,durch die Silizium-Photodiode phD und weiter durch den Widerstand R₁. Durch diesen Strom wird das Gatter C; des Transistors F2 auf positives Potential gebracht, und das Abflußpotential des Transistors Fi erniedrigt sich. Dies bringt den Kollektor des npn-Transistors Q auf positives Potential, den Kollektor des npn-Transistors ζλ, und das Gatter des Feldeffekttransistors Fj auf negatives Potential, den Abfluß des Feldeffekttransistors F₄ und die Basis des npn-Transistors Qn auf negatives Potential, den Kollektor des npn-Transistors Q^ und die Basis des npn-Transistors Q^ auf positives Potential und den Kollektor des npn-Transistors Q^ auf negatives Potential. Das Kollektorpotential des Transistors CV, wird über den Schalter 52 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 R2 und die Rückkopplungsschleife fließende Strjm / kann deshalb durch die folgende Gleichung dargestellt werden:

I,

(12)

Ist der Widerstandswert des Widerstandes Ri groß im Vergleich zu dem aufgrund der Filmempfindlichkeit justierten Widerstand R?. so wird der Photostrom verstärkt und sodann in den Kollektor des npn-Transistors ds eingespeist. Hierbei erscheint eine Spannung entsprechend der Lichtmenge am Speicherkondensator C]. Wie aus der Gleichung (12) ersichtlich ist, ist eine Justierung entsprechend der Filmempfindlichkeit 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 St in die Schaltstellung 2, und weiterhin werden die Schalter S2 und S₄ in ihre Schaltstellungen 2 gebracht, unmittelbar bevor der Kameraspiegel aufklappt. Es ist zu beachten, daß im Falle einer Kamera, bei der die Lichtmessung mit voll geöffneter Blende erfolgt, der Schalter S₁ betätigt werden muß, bevor die Blende während der Verschlußlöselösung in die vorgegebene Stellung springt. Die Schalter S₂ und S₄ können in dieser Reihenfolge betätigt werden, nachdem der Schaller Si betätigt worden ist. Die Speicherfunktion beginnt, wenn der Schalter St in die Schaltstellung S2 gebracht worden ist und wenn der Schalter 52 in die Schaltstellung S; gebracht worden ist, woraufhin ein Strom, der der im Speicherkondensator Ci gespeicherten Spannung entspricht, von der Stromquelle durch den Schalter & /um Kollektor des npn-Transistors Qi, 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-Transis stors (?ii 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 Qw ansteigt. Hierdurch wird der Transistor Qm leitend, und der npn-Transistor Cm sperrt

is und unterbricht den Strom durch den Elektromagnet Ry, so daß der Verschluß schließt.

Die Belichtungszeit entspricht der Zeit von der Betätigung des Schalters 5₄ bis zur Unterbrechung des durch den Elektromagnet fließenden Stroms.

Dies kann durch die folgende Gleichung dargestellt werden:

, ₌ ^c*b_ ₌ _S>:^vi. „,

:s wobei t = Belichtungszeit, V₇ = Triggerspannung und / = Kollektorstrom des npn-Transistors Q\% der als »Zeitsteuerstrom« bezeichnet werden kann.

Wie aus der Gleichung ersichtlich ist, kann die Belichtungszeit durch den Zeitsteuerstrom / bestimmt

yi werden, wenn der Wert C2 · VY konstant ist. Der dem Kondensator C2 und der Silizium-Photodiode phD innewohnende Fehler kann durch die Justierung der Triggerspannung VV behoben werden. Die Justierung der Triggerspannung erfolgt durch den variablen

is Widerstand Λ23, der die Spannung zwischen dem Gatter und der Quellenelektrode des Feldeffekttransistors Fs 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- W = 3 ■ ΙΟ"⁶ Coulomb. Hat der Film eine Empfindlichkeit von 100 ASA, so kann angenommen werden, daß bei einer Lichtmenge L\ bei

4s einer Blende F= 1,4 und einer Belichtungszeit von V1000 Sekunde eine richtige Belichtung erhalten wird. Es wird weiter angenommen, daß der Photostrom in diesem Fall 3 μΑ beträgt. Aus der Gleichung (1) ergibt sich, daß der Strom / = 3 ■ ΙΟ"⁶ ■ 1000 = 3mA ist, um

so die Verschlußgeschwindigkeit von Viooo Sekunde zu ergeben. Der Wert R₁ZR₂ = 1000. Beträgt also der Widerstandswert des Filmempfindlichkeits-Widerstands /?2 100 Ohm, so ist der Widerstandswert des Widerstandes Ri 100 kn. Bei gleicher Lichtmenge L,

ss wird für einen Film mit einer Empfindlichkeit von 200 ASA der Widerstandswert des Widerstandes R₂ zu 50 Ohm gewählt, so daß sich der Photostrom-Verstärkungsfaktor auf die Hälfte reduziert. Der Zeitsteuerstrom / wird damit halbiert, und man erhält eine

(.0 Belichtungszeit von '/200 see zur Erzielung einer korrekten Belichtung. Für einen Film einer Empfindlichkeit von 50 ASA wird der Widerstand R₂ auf 200 Ohm eingestellt, um ein gleiches Ergebnis zu erzielen.

Es sei nun die Wirkung der Blendeneinstellung

('s beschrieben. Bei einer Kamera mit manueller Blendeneinstellung wird das auf die Silizium-Photodiode phD fallende Licht auf die Hälfte reduziert, wenn die Blende von F= 1.4 auf F= 2 verkleinert wird. Der Photo-

strom Ip wird damit 1,5 μΑ. Bei einem Film der Empfindlichkeit 100 ASA ist der Wert RiZR₂ = 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 Rj mit der Blendeneinstellung so gekoppelt, daß der Widerstandswert des Widerstands Rj entsprechend dem voreingestellten Blendenwert justiert wird. Wird beispielsweise eine Blende F = 2 voreingestellt, so wird der Widerstandswert des Widerstandes Rj 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 /_p reduziert, so daß sich die Belichtungszeit Vsoo zum Erzielen einer richtigen Belichtung ergibt. Bei der gleichen Blendenöffnung und der gleichen Filmempfindlichkeit verdoppelt sich der Photostrom, wenn sich die Lichtmenge von Li 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.

Mil 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 Λ20 bestimmt wird. Auch ist eine Langzeitbelichtung möglich, indem der Schalter S₅ in seine Stellung 2 kommt, bevor der Schalter S* 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 Rm zwischen den Abfluß des Feldeffekttransistors Fi und den Widerstand R4 geschaltet, um zu verhindern, daß die Spannung, die aufgrund einer kleinen Differenz zwischen der gegenseitigen Impedanz G_m der Feldeffekttransistoren Fi 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 C\ ist zwischen die Gatter der Feldeffekttransistoren F3 und F4 eingesetzt, und die gemeinsame Quelle dieser beiden Transistoren ist mit dem Kollektor eines pnp-Transistors Q10 verbunden, der eine Konstantstromqaelle darstellt, indem er an seiner Basis und an seinem Emitter mit den entsprechenden Klemmen eines pnp-Transistors Qm 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 Qi₂ verbunden ist, schließt an den Abfluß des Feldeffekttransistors F3 und an die Basis des npn-Transistors Qi 5 an. Zwischen den Abfluß des Transistors F₄ und den Transistors Qi₃ ist ein Transistor Qn geschaltet. Das Gatter des Feldeffekttransistors F4 ist mit einem Verbindungspunkt der Widerstände R_u und R_]2 verbunden. Ein zwischen die Basis und den Kollektor des Transistors Qu und Erde eingeschalteter Widerstand Λ13 dient der Bestimmung des konstanten Stroms durch die Transistoren Qw und Qm. Der Kollektor des Transistors Qi5 ist mit dem Gatter des Feldeffekttransistors F) verbunden und unmittelbar zur Eingangsstul'e rückgekoppelt. Der Emitter des Transistors Qn ist mit den Basen eines Transistors Qi₆ sowie von npn-Transi-

.* stören Qi 7 und Qi« verbunden. Der Kollektor des Transistors Qi? ist mit dem Schaltstück der Schaltstcllung 1 eines Wahlschalters Sj 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 Ci verbunden, dessen andere Klemme an der Stromquelle hängt. Ein Triggerschalter Si, ist dem Kondensator C2 parallel geschaltet, und das

is seiner Schaustellung 2 entsprechende Kontaktstück schließt an den mittleren Anzapfungen M eines veränderlichen Widerstandes /?₂o 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 Qie ist mit dem Gatter eines Transistors Q_]9 und eines Feldeffekttransistors F5 verbunden, so daß also der Transistor Q19 mit einem Strom gleich dem Kollektorstrom des npn-Tran-

is 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 der Klemmenspannung des Transistors Q₎₉ und der konstanten Klemmenspannung des Transistors Q20 fest und erzeugt einen Ausgangsstrom entsprechend der Differenz. Der Abfluß des Transistors F% ist mit einer Klemme eines Amperemeters A verbunden, dessen andere Klemme an einem veränderlichen Widerstand Rh zum Justieren des Maximalausschlages des Amperemeters A hangt. Der veränderliche Widerstand R₁₇ ist ferner mit einem weiteren veränderlichen Widerstand R\ 8 verbunden.

Ein Widerstand R22 ist als Quellenwiderstand eines Feldeffekttransistors Ff, geschaltet, während zwischen die Quelle des Transistors F& und Erde ein veränderlicher Widerstand R₂-J zur Einstellung des Triggerpegels geschaltet ist. Das Ausgangssignal des Transistors Fb wird von einem Abflußwiderstand R₂* dieses Feldeffekttransistors abgenommen.

npn-Transistoren Q₂] und Q22, Widerstände A₂₅, R₂b, A₂₇ und Ä28, ein Elektromagnet Ry und eine Diode Q₂₃ stellen einen Schmitt-Trigger dar, der den Strom durch den Elektromagnet flysteuert, welcher die Kollektorbelasiung des npn-Transistors Q₂₂ entsprechend der Ausgangsspannung des Feldeffekttransistors Fe darstellt. Die Diode Q23 soll verhindern, daß der npn-Transistor Qn während Stoßvorgängen, die beim Schalten des Schmitt-Triggers erzeugt werden, beschädigt wird. Ein Schalter St stellt die Verbindung zur Stromquelle her und wird vom Schalterauslöseknopf der Kamera betätigt
Die Vorgänge bei der automatischen Belichtungssteuerung und bei der manuellen Belichtungssteuerung sind dieselben wie bei der Ausführungsform nach F i g. 2, so daß sie nicht weiter beschrieben zu werden braucht.

Da der Zeitsteuerkondensator C₂ von dem dem Photostrom proportionalen Ausgangsstrom geladen 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 Spannung am photoemp-

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 Verbindungsnunkt 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 Wider-Standes 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 Her-

lu Stellungsabweichungen 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

κ 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 durchzuführen.

Außerdem ändert sich nach der Erfindung, selbst

as wenn sich der Differenzausgang stark ändert, die Verstärkung der Schaltung selbst kaum, so daß es möglich ist, die Abweichung der Eingang-Ausgang-Beziehung von der Linearität zu verringern.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. 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 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 gekennzeichnet, daß die Fotodiode (PhD) zwischen die erste und die zweite Steuereingangsklemme (Gu G₂) des Differenzverstärkers (F_u F₂) geschaltet ist, von denen beide jeweils über einen einstellbaren Widerstand (R3, R₂) an der Stromquelle (Vr) geschaltet sind, und daß eine Rückkopplung vorgesehen ist, wenn der Schalter (Si) 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.