DE2309170A1

DE2309170A1 - Anordnung zur belichtungssteuerung fuer fotografische kameras

Info

Publication number: DE2309170A1
Application number: DE19732309170
Authority: DE
Inventors: Masahiro Kawasaki; Seijito Tokutomi
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1972-02-23
Filing date: 1973-02-23
Publication date: 1973-08-30
Also published as: US3823410A; GB1427165A; DE2309170B2; JPS4888934A; DE2309170C3

Description

PATENT/ N ¹V/.'-TE

HELMUTSCHROETER KLAUS LEHMANN 2309170

DIPL.-PHYS. DIPL.-ING. 8 MÖNCHEN 25 ■ L I P O WS KYSTR. IO

Asahi Kogaku Kogyo K.K. y-as-124

V/A

23. 2. 1973

Anordnung zur Belichtungssteuerung für fotografische Kameras.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Belichtungssteuerung, insbesondere für fotografische Aufnahmen mit Blitzlichtbeleuchtung, bei der das während einer vorbereitenden Probeausleuchtung von dem Aufnahinegegenstand reflektierte Licht mittels eines im bildseitigen Strahlengang des Kameraobjektivs angeordneten fotoelektronischen Bauelements von hinreichend kurzer Reaktionszeit gemessen wird, wobei das Ausgangssignal dieses fotoelektronischen Bauelements als Steuerinformation zur Beeinflussung der Öffnungszeit des Kameraverschlusses oder der Leuchtdauer und/oder -intensität einer synchron mit der Filmbelichtung erfolgenden Blitzlichtaussendung dient.

Die Erfindung bezieht sich also vorzugsweise auf eine Anordnung zur automatischen Dosierung der von einer Blitzlichteinrichtung ausgesandten Lichtmenge in Abhängigkeit von Entfernung und Beschaffenheit und damit vom tatsächlichen Reflektionsvermögen des Aufnahmegegenstands.

Es ist allgemein bekannt, das vom Aufnahmegegenstand reflektierte Licht durch ein in geeigneter Position angebrachtes fotoelektronisches Bauelement zu messen, seine Ausgangsspannung (z.B. durch Kondensatoraufladung) zu integrieren und die Integrationsspannung, die ein Maß für die insgesamt reflektierte Lichtmenge ist, als Steuersignal zur Unterbrechung der Blitzlichtaussendung zu verwenden.

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Einen anderen Weg zur automatischen Lichtdosierung weist die in der deutschen Offenlegungsschrift 1 489 293 beschriebene Anordnung. Bei dieser geht der eigentlichen synchron mit dem Öffnen des Kameraobjektivs erfolgenden Blitzlichtaussendung eine Probeausleuchtung des Aufnahmegegenstandes voran. Diese Probeausleuchtung, die als Vorblitz bezeichnet wird, wird vorzugsweise mit Hilfe derselben Blitzlichtentladungslampe durchgeführt, die auch zur Erzeugung des synchron mit dem Öffnendes Kameraverschlusses einschaltbaren Kauptblitzes dient. Das während des Vorblitzes vom Aufnahmegegenstand reflektierte Licht, das von einem an geeigneter Stelle plazierten fotoelektronischen Bauelement aufgenommen wird, steuert einen Zeitkreis, der in Abhängigkeit von dem reflektierten Licht ein mehr oder weniger großes Zeitintervall bestimmt. Dieses Zeitintervall wiederum bildet eine Steuergröße zu einer ipehr oder weniger starken Entladung oder Aufladung des Blitzkcndensators zur Speicherung der elektrischen Energie zur Speisung des Hauptblitzes. Diese bekannte Anordnung eignet sich grundsätzlich auch für Kameras, z.B. einäugige Spiegelreflexkameras, bei denen das fotoelektronische Bauelement zur Messung des reflektierten Lichts im bildseitigen Strahlengang des Kameraobjektivs angeordnet ist, wenn diese Möglichkeit in der genannten Offenlegungsschrift auch nicht angesprochen ist. Es ist ferner eine weitere Anordnung der eingangs beschriebenen Art bekannt (OS 2 027 818), die sich unmittelbar auf einäugige Spiegelreflexkameras bezieht. Bei ihr ist das fotoelektronische Bauelement zur Messung des reflektierten Lichts im Sucherstrahlengang angeordnet. Da somit der zu diesem fotoelektronischen Bauelement führende Strahlengang vor der Verschlußöffnung durch die Schwenkbewegung des Sucherspiegels unterbrochen wird, muß der Vorblitz in einem frühen Anfangsstadium der Verschlußauslösung gezündet werden, solange sich der Sucherspiegel noch in seiner Ruheposition befindet. Bei dieser bekannten Anordnung wird das vom Aufnahmegegenstand reflektierte Licht des Vorblitzes integriert. Die entsprechende Integrationsspannung dient als Steuerinformation zur Steuerung des Hauptblitzes. Es ist selbstverständlich erforderlich, daß der zeitliche Verlauf der Lichtaus-

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Sendung bei dem Vorblitz demjenigen beim Hauptblitz proportional ist oder anderweitig in einem definierten Verhältnis zu diesem steht, was wiederum voraussetzt, daß der zeitliche Verlauf der Lichtaussendung bei dem Hauptblitz stets, d.h. bei jeder Zündung derselbe ist.

Um diese Notwendigkeit zu umgehen, ist es bereits vorgeschlagen worden, das vom Hauptblitz emittierte (d.h. nicht das von dem Aufnahmeobjekt reflektierte) Licht ebenfalls zu messen und das Meßergebnis zu integrieren, so daß eine Zeitfunktion gewonnen wird, die den Augenblickswert der bereits emittierten Lichtmenge kennzeichnet. Bei dieser Anordnung ist der zeitliche Verlauf des Hauptblitzes offensichtlich unabhängig von dem des Vorblitzes.

Bei Anordnungen zur automatischen Belichtungssteuerung, die in einäugigen Spiegelreflexkameras Verwendung finden sollen, sind üblicher Weise Mittel zur elektrischen Simulierung des vorgewählten Blendenwertes vorgesehen, damit das Kameraobjektiv vor der Aufnahme nicht abgeblendet werden muß, wodurch das Sucherbild verdunkelt wird. Diese elektrische Simulierung des vorgewählten Blendenwertes ist selbstverständlich mit Aufwand verbunden. Ausserdem beeinträchtigt sie infolge der unvermeidlichen Toleranzen der verwendeten Bauelemente die Genauigkeit der Steuerung. Es wurde daher bereits vorgeschlagen (OS 2 127 876), bei Anordnungen der eingangs genannten Art den Auslösemechanismus so auszubilden, daß der Kontakt zur Zündung des Vorblitzes erst dann wirksam wird, wenn im Zuge des Auslösevorgangs das Kameraobjektiv bereits abgeblendet ist, (wobei der Sucherspiegel sich selbstverständlich noch in der Sucherstellung befinden muß).

Die Messung der intensität des reflektierten Lichts des Vorblitzes setzt voraus, daß das hierzu verwendete fotoelektronische Bauelement eine ausserordentlich große Reaktionsgeschwindigkeit besitzt, da ja sämtliche Änderungen im zeitlichen Verlauf

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der Lichtintensität erfaßt v/erden müssen. Es sind zwar fotoelektronische Bauelemente bekannt, die eine hinreichend kurze Reaktionszeit besitzen. Bei ihrem Einsatz im bildseitigen Strahlengang des Kameraobjektivs ist die an ihrer wirksamen Oberfläche herrschende Beleuchtungsdichte jedoch so gering und ihr Innenwiderstand daher so groß, daß die Reaktionsgeschwindigkeit der betreffenden Lichtmeßstufe und Integrierstufe infolge der aus dem hohen Innenwiderstand resultierenden großen Zeitkonstante herabgesetzt wird. Es ist zwar denkbar, Verstärkerelemente zur Impedanzwandlung vorzusehen, bei den relativen niedrigen zu erwartenden Signalspannungen geht jedoch deren Temperaturabhängigkeit unverhältnismäßig stark in die Meßgenauigkeit ein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile bzw. den zu ihrer Beseitigung erforderlichen Aufwand zu vermeiden und eine Anordnung anzugeben, bei der eine Integration des während der Vorblitzemission reflektierten Lichts nicht erforderlich ist. Ausgehend von einer Anordnung der eingangs beschriebenen Gattung v/ird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Schaltungsstufe zur Ermittlung des Scheitelwertes der dem reflektierten Licht entsprechenden elektrischen Größe vorgesehen ist, und daß dieser Scheitelwert die Steuerinformation zur Beeinflussung der Filmbelichtung bildet.

Der so gewonnene Scheitelwert ist vom zeitlichen Verlauf der Vorblitzemission und der insgesamt ausgesandten Lichtmenge unabhängig. Er stellt aber andererseits unmittelbar ein Maß für Objektbeschaffenheit und -entfernung dar und eignet sich deshalb zur Steuerung des Belichtungsvorgangs, z.B. zur Steuerung der Wirkungsdauer eines Hauptblitzes. Insbesondere sind die Anforderungen an die Reaktionsgeschwindigkeit des fotoelektronischen Bauelements entschieden niedriger als bei den genannten bekannten bzv/. vorgeschlagenen Anordnungen.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Probeausleuchtung als auch die Filcbelichtung

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in an sich bekannter V/eise durch Blitzlichteinrichtungen erfolgen und daß zur Erzeugung der genannten Steuerinforraation eine Vergleicherstufe vorgesehen ist, in der der genannte Scheitelwert mit einer Steuerspannung verglichen wird, die dem zeitlichen Integral einer Vergleichsspannung entspricht, welche der Intensität des während der synchronen Objektbeleuchtung ausgesandten Lichts proportional ist. Die genannte Vergleichsspannung kann beispielsweise wie bei der oben erwähnten vorgeschlagenen Anordnung durch ein weiteres fotoelektronisches Bauelement gewonnen werden, welches dem während der synchronen Objektbeleuchtung ausgestrahlten Licht ausgesetzt ist. Sie kann jedoch auch nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung durch eine Impulserzeugerstufe gewonnen v/erden, die einen elektrischen Impuls erzeugt, dessen zeitlicher Verlauf dem zeitlichen Verlauf der Intensität des von der Blitzlichteinrichtung bei der Filmbelichtung erzeugten Lichtimpulses entspricht.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die im Anfangsstadium der synchronen Blitzlichtbeleuchtung während einer vorbestimmten Zeitspanne ausgestrahlte Lichtmenge gleichzeitig als Probebeleuchtung zur Ermittlung des genannten Scheitelwertes zur Beeinflussung der Filmbelichtung dient.

Diese Weiterbildung der Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, daß bei der erfindungsgemäßen Anordnung nicht die gesamte während des Vorblitzes emittierte Lichtmenge gemessen wird, sondern lediglich deren Scheitelwert ermittelt wird. Es ist deshalb möglich, die Anordnung folgendermaßen abzuändern: Es wird das von dem Aufnahmegegenstand während des Anfangsstadiums des Hauptblitzes emittierte Licht gemessen. Hierzu v/ird eine in ihrer Dauer definierte Zeitspanne bestimmt, die zum Beispiel mit der Zündung des Haupxblitzes beginnt. Der Scheitelwert der Helligkeit, der bis zur Beendigung dieser Zeitspanne ermittelt v/ird, dient in analoger V/eise zur Steuerung der Filmbelichtung (z.B. zur Steuerung der V/irkungsdauer des

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Hauptblitzes) wie bei den obengenannten Anordnungen.

Es ist also bei dieser Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung überhaupt nicht notwendig einen eigenen Vorblitz zur Lichtmessung zu erzeugen. Hierzu dient vielmehr eine in ihrer Dauer und zeitlichen Relation zum Zündzeitpunkt des Hauptblitzes genau definierte Zeitspanne im Anfangsstadium des Hauptblitzes. Durch die während dieser Zeitspanne ermittelte Steuerinformation wird sodann der Hauptblitz selbst in seiner Wirkungsdauer begrenzt.

Es sei noch einmal eine der wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung hervorgehoben, der darin besteht, daß es nicht notwendig ist, daß der zeitliche Verlauf von Vorblitz und Hauptblitz in einer strengen Korrelation zueinander stehen. Ein weiterer wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht wie bereits erwähnt, darin, daß die Anforderungen an die Reaktionsgeschwindigkeit der verwendeten fotoelektronischen Bauelemente relativ gering sein können, woraus auch eine vereinfachte Schaltungsstruktur resultiert.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die zur näheren Erläuterung dienen mögen. Und zwar zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der prinzipiellen Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 2 zeigt die Schaltung eines Ausführungsbeispieüs, das in Verbindung mit einäugigen Spiegelreflexkameras verwendbar ist,

Fig. 3 zeigt Schaubilder, anhand deren die Wirkungsweise wesentlicher Teile der erfindungsgemäßen Anordnung erläutert wird,

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Fig. 4 zeigt weitere Beispiele zur Erzeugung von Zeitfunktionen, deren zeitlicher Verlauf annähernd dem zeitlichen Verlauf der von der Beleuchtungsquelle ausgestrahlten Lichtmenge entspricht, ferner zeigt Fig. 4 entsprechende Zeitfunktionen,

Fig. 5 zeigt eine zur Erläuterung des Standes der Technik dienende opto-elektrische Umwandlungsstufe gebräuchlicher Art,

Fig. 6 schließlich zeigt die Schaltung eines Ausführungsbeispiels eines wesentlichen Teils der erfindungsgemäßen Anordnung.

Bei Anordnungen zur Lichtmessung ausserhalb des Strahlengangs des Kameraobjektivs wird üblicher Weise eine Schaltung verwendet, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist. Wenn nun eine derartige Schaltung zur Lichtmessung im bildseitigen Strahlengang des Kameraobjektivs verwendet wird, nimmt der Fotostrom des fotoelektronischen Bauelements vergleichsweise stark ab, so daß der von dem fotoelektronischen Bauelement aus gesehene Lastwiderstand ansteigen muß, was wiederum eine Verringerung der Reaktionsgeschwindigkeit bei der opto-elektrischen Umwandlung zur Folge hat. In Fig. 5 steuert ein Transistor TR den Aufladestrom eines zeitbestimmenden Kondensators C. Der Transistor TR wird seinerseits von dem fotoelektronischen Bauelement PD gesteuert, das als Fotodiode ausgebildet ist. Nun wird wegen der infolge der Anordnung im bildseitigen Strahlengang des Kameraobjektivs stark verminderten Beleuchtungsstärke auf der Oberfläche des fotoelektronischen Bauelements PD der Innenwiderstand, d.h. der Widerstand der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors TR, der unmittelbar von dem fotoelektronischen Bauelement abhängig ist, so stark vergrößert, daß die Reaktionsgeschwindigkeit zur Messung des bei Blitzlichtbeleuchtung reflektierten Lichts zu gering wird. Hieraus ergeben sich die eingangs erwähnten Schwierigkeiten bei der Steuerung des Hauptblitzes.

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Wenn der Lastwiderstand des fotoelektronischen Bauelements zur Erzielung einer größeren Reaktionsgeschwindigkeit verkleinert wird, wird gleichzeitig die abgegebene Ausgangsspannung kleiner, so daß entsprechende Verstärkerelemente notwendig sind. Diese bedingen jedoch nicht nur zusätzlichen Aufwand sondern bringen weitere Nachteile wegen der Temperaturabhängigkeit der Verstärkerelemente mit sich, wobei sich die in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur einstellende Arbeitspunktverschiebung der Verstärkerelemente infolge der notwendigen Gleichstromkopplung besonders stark auswirkt.

Im folgenden sei das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip anhand von Fig. 1 näher erläutert:

In Fig. 1 bedeuten

VB eine Einrichtung zu einer vorbereitenden, der Probeausleuchtung dienenden Blitzlichtaussendung, im folgenden kurz Vorblitz genannt,

HB eine Einrichtung zur synchronen Blitzlichtaussendung, im folgenden kurz Hauptblitz genannt.

VM eine Einrichtung zur Messung des während der Aussendung des Vorblitzes reflektierten Lichts,

SW eine Schaltungsstufe zur Ermittlung des Scheitelwertes der Ausgangsspannung von VM,

SP eine Speicherstufe zur Speicherung des in der Schaltungsstufe SW ermittelten Scheitelwertes,

VS eine Vergleicherstufe,

IS eine Schaltungsstufe zur Integration einer elektrischen Größe, deren zeitlicher Verlauf dem zeitlichen Verlauf der

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Helligkeit des bei der Einschaltung des Hauptblitzes ausgesandten Lichts proportional ist, wobei diese elektrische Größe entweder durch Messung des ausgesandten Lichts oder durch unabhängige Erzeugung eines analogen Impulses gewonnen wird und

BE eine Einrichtung zur Unterbrechung des Hauptblitzes.

Zunächst wird der Vorblitz eingeschaltet. Das währenddessen von dem Aufnahmegegenstand reflektierte Licht wird im bildseitigen Strahlengang des Kameraobjektivs durch die Einrichtung VM gemessen, in der Schaltungsstufe SW wird sein Scheitelwert ermittelt, der in der Einrichtung SP gespeichert wird. Der in SP gespeicherte Wert stellt eine Information dar, welche die die Filmbelichtung beeinflussenden Faktoren wie Blendenwert und Objektentfernung beinhaltet.

Nach diesen vorbereitenden Maßnahmen wird der Hauptblitz HB gezündet. Das ausgestrahlte Licht wird gemessen und die Blitzlichtaussendung wird in dem Augenblick unterbrochen, in den die insgesamt ausgesandte Lichtmenge einen Wert erreicht hat, der in fester Relation zu den in SP gespeicherten V/ert steht. Zur Steuerung der Einrichtung BE, mittels derer die Blitzlichtaussendung unterbrochen wird, dient das Ausgangssignal einer Vergleicherstufe VS, deren beiden Eingängen sowohl der Speicherwert aus SP und das Ausgangssignal von IS zugeführt werden. Statt das von dem Hauptblitz ausgesandte Licht zu messen, ist es auch möglich, die Einrichtung IS so auszubilden, daß sie eine Zeitfunktion erzeugt, die dem ausgesandten Licht bzw. dessen zeitlichem Integral analog ist. In diesem Falle wird der Speicherwert SP mit diesen elektrischen Signal verglichen. Der Hauptblitz wird also in den Zeitpunkt gelöscht, in welchem das Aufnahmeobjekt eine vorbestimmte Lichtmenge reflektiert hat. Wenn diese Lichtnenge mit der Empfindlichkeit des ver\/endeton Filmmaterials abgestimmt ist, führt die von dem Hauptblitz

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ausgesandte Lichtmenge zu einer optimalen Filmbelichtung.

Diese Zusammenhänge stellen sich mathematisch folgendermäßen dar: Wenn der Hauptblitz nicht vorzeitig unterbrochen wird sondern voll ausgestrahlt wird, hat die insgesamt ausgestrahlte Lichtmenge den Wert

A= /L (t) dt lux.see

er

worin L (t) das gesamte Strahlenbündel des Blitzlichtes bedeutet. Wenn der Scheitelwert der Spannung, die dem während des Vorblitzes ausgesandten Lichts proportional ist, den Wert V-D besitzt, wird - unabhängig von der während des Vorblitzes insgesamt ausgestrahlten Lichtmenge - in der Schaltungsstufe SW der Scheitelwert aV„ gemessen, wobei a den Reflexionsfaktor kennzeichnet, d.h. einen Koeffizienten, der die Objektbeschaffenheit und -entfernung beinhaltet. Durch Vergleich dieses Meßwertes aV_ß mit der während des Hauptblitzes ausgesandten Lichtmenge wird der Hauptblitz so gesteuert, daß seine Einschaltdauer T der folgenden Gleichung genügt:

A/a = /L (t) dt. er

Anhand des in Fig. 2 dargestellten Schaltbildes, das ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung darstellt, sei die Erfindung im folgenden ausführlich beschrieben:

Die Schaltung besitzt eine Gleichspannungsquelle P, die die zur Zündung der Blitzlichtröhre erforderliche Hochspannung liefert. Es ist ferner eine Niederspannungsquelle E zur. Speisung des Stromkreises zur Lichtmessung vorgesehen. Der Kondensator C₃ dient zur Speicherung der den Vorblitz speisenden Energie, der Kondensator C^ zur Speisung des Hauptblitzes. Die Anordnung umfaßt ferner eine Blitzlichtentladungsröhre FT1 sowie eine λ'/eitere Entladungsröhre FT2, die bei ihrer Zündung die Blitzlichtentladungsröhre FT1

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kurzschließt und damit deren Lichtemission unterbricht. Eine Fotodiode PD zur Messung des während der Vorblitzemission ausgesandten Lichts ist mit seiner wirksamen Oberfläche im bildseitigen Strahlengang des Kameraobjektivs angeordnet, eignet sich also zur sogenannten Innenmessung. Die Schaltung besitzt ferner einen Schalter S1 zur vorbereitenden Einschaltung der Hochspannungsquelle P, einen mit einem Umschaltekontakt ausgestatteten Schalter S2 zur Umschaltung auf den Kondensator C_M für den Hauptblitz, einen Steuerschalter S3 für den Vorblitz, einen Schalter S4 zur Rückstellung bzw. Löschung des Speichers zur Speicherung des Scheitelwertes und schließlich einen Schalter S5 zur Rückstellung der Schaltungsstufe zur Integrierung. Die mechanischen Schalter in Fig. 2 werden in folgender Weise betätigt. Wenn die Kondensatoren C_s und C., aufgeladen sind, wird vor der Blitzlichtbetätigung der Schalter S1 aufgetrennt. In diesem Zeitpunkt befindet sich das bewegliche Kontaktglied des Schalters S2 in der gezeichneten Stellung, d.h. auf der mit S bezeichneten Seite. Der Schalter S3 ist geöffnet und die Schalter S4 und S5 sind geschlossen. Zur Zündung des Vorblitzes wird der Schalter S3 vor der Schwenkbewegung des Sucherspiegels geschlossen und der Schalter S4 wird geöffnet. Anschließend wird das bewegliche Kontaktglied des Schalters S2 auf die mit M bezeichnete S_eite umgelegt, der Schalter S3 wird geöffnet und die Anordnung ist für die Zündung des Hauptblitzes vorbereitet. Durch die Betätigung des Synchron-Kontaktes der Kamera wird der Schalter S3 geschlossen und S5 wird geöffnet. Hierdurch wird der Hauptblitz gezündet.

Die dargestellte Schaltung enthält ferner einen Speicherkondensator CjTg zur Speicherung des Scheitelwertes, der die größte Intensität des während der Vorblitzemission vom Aufnahmegegenstand reflektierten Lichts kennzeichnet. Ferner ist ein als Integrierglied dienender Kondensator CD vorgesehen. Eine Fotodiode PD_S befindet sich hinter der Blitzröhre. Es

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ist ferner ein Transistor TR1 zur Verstärkung des von der Fotodiode PD abgegebenen Fotostroms, ein als Pufferstufe dienender Transistor TR2 zur Erzeugung einer das Integral der vom Hauptblitz ausgestrahlten Lichtmenge kennzeichnenden Spannung sowie ein steuerbarer Siliziumgleichrichter SCR vorgesehen, dessen Steuerstrecke eine Vergleicherschaltung zum Vergleich des in dem Kondensator C^g gespeicherten Scheitelwertes mit der erwähnten Integralspannung bildet u. zur Zündung der Entladungsröhre FT2 dient. Eine Diode D1 dient dazu, die Entladung des Speicherkondensators Cy^ zu verhindern, so daß in diesem tatsächlich ein Scheitelwert gespeichert wird. Die Diode D2 dient zur Kompensierung der Trigger-Spannung des steuerbaren Siliziumgleichrichters STR. Die Diode D3 dient zum Ausgleich der Basis-Emitter-Spannung des Transistors TR2. Schließlich sind noch ein veränderbarer Widerstand R^_s^ zur Einstellung der Filmempfindlichkeit, ein Widerstand R2 zum Schutz der Fotodiode PD_g und ein Lastwiderstand R3 für den Transistor TR2 vorgesehen.

Wenn der Schalter S3 geschlossen und damit der Vorblitz gezündet wird, empfängt die Fotodiode PD das von dem Aufnahmegegenstand reflektierte Licht und ein Fotostrom i_ß fließt über die Basis des Transistors TR1. Der Kollektorstrom des Transistors TR1 hat dabei den Wert

wobei hp_E der Gleichstromverstärkungsfaktor des Transistors TR1 ist. Am Kollektor tritt daher eine Spannung auf, die den Wert

^VC ^{= 1}C" ^RASA ^{+ V}D2 ^{= h}FE" ^RASA' ¹B ^{+ V}D2

hat, wobei V_ß2 den Spannungsabfall an der Diode D2 bedeutet. Wenn diese Spannung kleiner ist als i_Bmax (der maximale Wert des Fotostroms), wird der Kondensator C.^ praktisch auf die

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Spannung V_c aufgeladen. Wenn i_Bmax und damit die Kollektorspannung des Transistors TR1 wieder kleiner werden, weil der Fotostrom absinkt, bleibt die Ladespannung des Kondensators ^CME ^weS^en der Sperrwirkung der Diode D1 unverändert, sinkt also.nicht unter den Wert, der dem Maximalwert des Fotostroms entspricht. Deshalb wird in dem Kondensator C bis zur Zündung des Hauptblitzes der Scheitelwert

^VCM ^{= h}FE ^RASA' ¹BiIIaX ^{+ V}D2

gespeichert. Diese gespeicherte Spannung ist der Filmempfindlichkeit und dem Maximalwert des Fotostroms proportional. Wenn nun die obenerwähnte Stellung der Schalter geändert und der Schalter S3 für den Hauptblitz geschlossen wird, wird der Hauptblitz gezündet und gleichzeitig wird der Schalter S5 geöffnet. Das von dem Hauptblitz ausgestrahlte Licht wird von dem fotoelektronischen Bauelement PDg gemessen. Dessen Ausgangsspannung wird von dem Kondensator Cjj integriert. Die resultierende integrierte Spannung steuert das Kathodenpotential des steuerbaren Siliziumgleichrichters SCR. Dieses Potential sinkt allmählich ab bis es schließlich den Wert unterschreitet, der der Differenz zwischen der gespeicherten Scheitelspannung und der Gate-Zündspannung des steuerbaren Siliziumgleichrichters SCR entspricht. In diesem Zeitpunkt wird der steuerbare Siliziumgleichrichter SCR niederohmig leitend und zündet die Entladungsröhre FD2, die ihrerseits die Blitzlichtröhre FD1 löscht.

Im folgenden seien die vorstehend beschriebenen Vorgänge anhand der in Fig. 3 dargestellten Schaubilder näher erläutert: Fig. 3a seigt den in dem Kondensator C^g gespeicherte als Gate-Spannung des steuerbaren Siliziumgleichrichters SCR dienende Spannung V_CM in Abhängigkeit von unterschiedlichen Blendenöffnungen. Fig. 3b zeigt den zeitlichen Verlauf des Kathodenpotentials des steuerbaren Siliziumgleichrichters SCR ι

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das dem Integral des von dem Hauptblitz emittierten Lichts entspricht. Fig. 3c veranschaulicht, wie die Lichtemission in dem Zeitpunkt unterbrochen wird, wenn die beiden genannten Spannungen (V^», und V^) den gleichen Wert haben. Die schwach ausgezogenen Linien in Fig. 3c kennzeichnen den exponentiellen Abfall der Lichtstärke des Hauptblitzes nach dem Zünden der Entladungslampe" FT2. Die von der stark ausgezogenen Hüllkurve, welche den zeitlichen Verlauf des nicht unterbrochenen Hauptblitzes darstellt, und der jeweils dünn ausgezogenen exponentiell verlaufenden Linie eingeschlossene Fläche ist ein Maß für die jeweils emittierte Lichtmenge. Die Blendenbezeichnung F (A) bedeutet, daß das Kameraobjektiv in dieser Einstellung um eine Blendenstufe weiter abgeblendet ist als bei F(A-I).

Das Kathodenpotential Vy- des steuerbaren Siliziumgleichrichters SCR stellt sich mathematisch folgendermaßen dar:

(1) V_K = E-KJ L(t)-dt, wobei L (t) das Lichtstrahlenbündel und K einen konstanten Koeffizienten bedeutet. Das Potential V_G am Gate des steuerbaren Siliziumgleichrichters STR ist

^VG = ^VCM = ^hFE-^RASA- ¹BmHx ^{+ V}D2«

Der steuerbare Siliziumgleichrichter wird leitend, wenn folgende Bedingung erfüllt ist:

(3) V_{K +} V_gt = V_CM,

worin V₊ die Trigger-Spannung, d.h. die Spannung zwischen Gate und Kathode bedeutet, bei der der steuerbare Silizium gleichrichter leitend wird. Wenn man die Gleichungen (1) und (2) in Gleichtung (3) einführt, erhält man

-K J L (t) dt ₊ V_gt * h_FE R_ASA i_{Bmax +} V_D2

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Wenn der Widerstand R1 so gewählt ist, daß V^₂ = V . ist, wird hieraus

E-K / L (t)

.t • (t)

Auf diese Weise erhält man also eine Lichtmenge, die der Filmempfindlichkeit und dem Scheitelwert des Fotostroms proportional ist.

In Fig. 4 sind weitere Beispiele der Schaltung zur Erzeugung der das zeitliche Integral der Helligkeit kennzeichnenden Spannung veranschaulicht. Die Fig. 4a und 4d zeigen den zeitlichen Verlauf des von der Blitzlichtröhre emittierten Lichts, die Fig. b und e zeigen äquivalente elektrische Schaltkreise zur Erzeugung von Spannungen, deren zeitlicher Verlauf dem zeitlichen Verlauf der Lichtstärke, der in Fig. 4a bzw. 4d dargestellt ist, entspricht. Die Fig. 4c und 4f zeigen das zeitliche Integral der in Fig. 4a bzw. 4d dargestellten Zeitfunktionen bzw. die Integrationsspannung der in den Fig. 4b bzw. 4e dargestellten Schaltungen.

Wenn der zeitliche Verlauf der von der Blitzlichtröhre erzeugten Lichtintensität die in Fig. 4a dargestellte Form hat, ist das entsprechende zeitliche Integral, d.h. die bis zu einem bestimmten Zeitpunkt t emittierte Lichtmenge der Blitzlichtröhre

A= / L (t) dt mit L (t) = K_n (Konstante), d.h. ο

A = K₀-1

Die Integrationsspannung bei der Schaltung nach Fig. 4b hat den Wert

V = (I/C)t.

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Wenn I, der Ladestrom des Kondensators C und seine Kapazität C konstant sind, kann also die in Fig. 4c dargestellte Zeitfunktion, (die das Integral der in Fig. 4a dargestellten Zeitfunktion ist), durch die Schaltung nach Fig. 4b äquivalent nachgebildet werden.

Wenn der zeitliche Verlauf der Intensität des von der Blitzlichtröhre emittierten Lichts die in Fig. 4d dargestellte Form aufweist, erhält man als Zeitintegral

A= fh (t) dt mit L (t) = Κ_ΛΟ~^^/τ 0 J '

worin T die Zeitkonstante und K₁ eine Konstante bedeuten. Nach Durchführung der Integration erhält man

A = K₁TCUe-^ ).

In Fig. Ue beträgt die Integrationsspannung

V = E(1-.e"^t//r ), so daß das Zeitintegral der in Fig. 4d dargestellten Zeitfunktion in analoger Weise auch durch die in Fig. 4e dargestellte Schaltung erzeugt werden kann.

Es ist praktisch ebenso möglich, die in den Fig. 4a und 4d dargestellten Zeitfunktionen, die den zeitlichen Verlauf der Intensität des ausgesandten Lichts darstellen, zumindest näherungsweise nachzubilden.

Bei einer Schaltung der in Fig. 2 dargestellten Art ist es möglich, den zeitlichen Verlauf der integrierten Spannung durch eine derartige elektrische Schaltung nachzubilden, ohne das von dem Hauptblitz emittierte Licht tatsächlich zu messen. In Fig. 6a und 6b sind Ausführungsbeispiele entsprechender Schaltungen dargestellt. Fig. 6a erzeugt eine Zeitfunktion, die in der Form der in Fig. 4a dargestellten, das von der Blitzlichtröhre emittierte Licht wiedergebenden Zeitfunktion äquivalent ist. Als Steuerkreis zur Erzeugung des Ladestroms

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für den Integrations-Kondensator C1 sind ein fester Widerstand R4 und ein als Zweipol geschalteter Transistor TR3 in Reihenschaltung miteinander verbunden. Die am Teilerpunkt auftretende Spannung v/ird der Basis eines Transistors TR4 zugeführt, der die Fotodiode PDg der in Fig. 2 dargestellten Schaltung ersetzt. Wenn dementsprechend der Schalter S5 synchron mit der Zündung des Hauptblitzes geöffnet wird, fließt ein von dem Transistor TR4 gesteuerter und dem als Zweipol geschalteten Transistor TR3 beeinflußter Strom in den Integrations-Kondensator C1 und erzeugt dort eine Ladespannung mit dem in Fig. 4c dargestellten zeitlichen Verlauf.

In Fig. 6b ist ein weiteres Beispiel dargestellt, das zur Erzeugung einer Spannung dient, deren zeitlicher Verlauf dem Integral der in Fig. 4d dargestellten Blitzlicht-Funktion entspricht. In diesem Ausführungsbeispiel ersetzt ein Widerstand R2^f die Fotodiode PDg des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels. Im übrigen entspricht die Wirkungsweise dieser Schaltung voll und ganz der in Fig. 2 dargestellten Schaltung.

Bei der Verwendung derartiger äquivalenter Integrations-Schaltungen als Zeitgeberschaltungen wird der während des Vorblitzes ermittelte Scheitelwert unmittelbar mit der von ihnen erzeugten Spannung verglichen, ohne daß das von dem Hauptblitz emittierte Licht gemessen und integriert zu werden braucht. Auf diese Weise kann die Wirkungsdauer des Hauptblitzes und dementsprechend die ausgestrahlte Lichtmenge gesteuert werden.

Der zuvor während des Vorblitzes gemessene Scheitelwert beinhaltet die unterschiedlichen Objektbedingungen, die Arbeitsblende und - da in den Kollektorstromkreis des Transistors TR1 ein entsprechender veränderbarer Widerstand eingefügt ist - die Filmernpfindlichkeit. Auf diese Weise ist der Scheitelwert tatsächlich für die Kombination der verschiedenen Belichtungsfaktoren kennzeichnend. Die von dem

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Hauptblitz abgegebene Lichtmenge kann so gesteuert werden, daß sie zu einer optimalen Filmbelichtung führt, indem eine Zeitfunktion erzeugt wird, die dem Anstieg der Lichtmenge während der Dauer des Hauptblitzes äquivalent ist und indem diese Zeitfunktion mit dem obenerwähnten Scheitelwert verglichen wird. Bei Übereinstimmung beider Werte, bzw. dann, wenn sie in einem vorbestimmten festen Verhältnis zueinander stehen, wird dann der Hauptblitz gelöscht. Die Dosierung der ausgestrahlten Lichtmenge erfordert also kein fotoelektronisches Bauelement (z.B. die Fotodiode PD in Fig. 2) zur Messung des von dem Hauptblitz ausgestrahlten Lichts. Zur Lichtmessung ist lediglich die Fotodiode PD erforderlich, deren Reaktionsgeschwindigkeit nur eineuntergeordnete Bedeutung hat, da mit ihr ja nicht der genaue zeitliche Verlauf einer Blitzlichtemission sondern lediglich der Scheitelwert der Intensität des reflektierten Lichts gemessen werden muß.

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Claims

Patentansprüche

Anordnung zur automatischen Belichtungssteuerung, insbesondere für fotografische Aufnahmen mit Blitzlichtbeleuchtung, bei der das während einer vorbereitenden Probeausleuchtung von dem Aufnahmegegenstand reflektierte Licht mittels eines im bildseitigen Strahlengang des Kameraobjektivs angeordneten fotoelektronischen Bauelements von hinreichend kurzer Reaktionszeit gemessen wird, wobei das Ausgangssignal dieses fotoelektronischen Bauelements als Steuerinformation zur Beeinflussung der Öffnungszeit des Kameräverschlusses oder der Leuchtdauer und/oder -intensität einer synchron mit der Filmbelichtung erfolgenden Blitzlichtaussendung dient, dadurch gekennzeichnet , daß eine Schaltungsstufe (SW) zur Ermittlung des Scheitelwertes (i_Bm ) der dem reflektierten Licht entsprechenden elektrischen Größe (ig) vorgesehen ist und daß dieser Scheitelwert die Steuerinformation zur Beeinflussung der Filmbelichtung (z.B. durch Steuerung der Wirkungsdauer einer Blitzlichtaussendung) bildet.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sowohl die Probeausleuchtung als auch die Filmbelichtung in an sich bekannter Weise durch Blitzlichteinrichtungen erfolgen und daß zur Erzeugung der genannten Steuerinformation eine Vergleicherstufe vorgesehen ist, in der der genannte Scheitelwert mit einer Steuerspannung verglichen wird, die dem zeitlichen Integral einer Vergleichsspannung entspricht, welche der Intensität des während der synchronen Objektbeleuchtung ausgestrahlten Lichts proportional ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die genannte Vergleichsspannung (V_R) durch ein weiteres fotoelektronisches Bauelement (PD_q) gewonnen

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wird, welches dem während der synchronen Objektbeleuchtung ausgestrahlten Licht ausgesetzt ist.
4.. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die genannte Vergleichsspannung durch eine Impulserzeugerstufe (z.B» einen Integrator) gewonnen wird, die einen elektrischen Impuls erzeugt, dessen zeitlicher Verlauf dem zeitlichen Verlauf der Intensität des von der Blitzlichteinrichtung bei der Filmbelichtung erzeugten Lichtimpulses entspricht.
5. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im Anfangsstadium der synchron mit dem Öffnen des Kameraverschlusses erfolgenden Blitzlichtbeleuchtung während einer vorbestimmten Zeitspanne ausgestrahlte Lichtmenge gleichzeitig als Probebeleuchtung zur Ermittlung des genannten Scheitelwertes dient.

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