DE2356964C3 - Elektrische Verschlußsteuerschaltung fur eine photographische Kamera - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich aul eine elektrische Verschlußsteuerschaltung für eine photographische Kamera mit einem Photoelement, das ein Ausgangssignal entsprechend der von dem zu photographierenden Objekt einfallenden Lichtintensität erzeugt, einer Verstärkeranordnung mit hohem Eingangswiderstand, deren zwei Eingangsanschlüsse mit dem Photoelement verbunden sind, einer mit dem Photoelement in Reihe liegenden ersten Impedanz, einer zu dieser Reihenschaltung parallel geschalteten zweiten Impedanz, ferner einer den Ausgang der Verstärkeranordnung zu deren Eingang rückkoppelnden Schaltung, einem den Ausgangsstrom der Verstärkeranordnung integrierten Kondensator und einer Verschluß-Triggerschaltung, deren Anordnung so getroffen ist, daß sie die Verschluß-Schließfunktion auslöst, wenn die Spannung am Integrierkondensator einen vorgegebenen Wert erreicht

Bei einer bekannten Verschlußsteuerschaltung ähnli eher Art (DE-OS 19 33 890) wird der nach den Aufnahmebedingungen in einem Widerstandsnetzwerk aus Photowiderständen und einstellbaren Widerständen entwickelte Meßwert direkt zur Aufladung eines Speicherkondensators verwendet. Nach Öffnen des Verschlüsse* steuert der im Speicherkondensator gespeicherte Meßwert nach Verstärkung in einem Verstärker mit hochohmigem Eingang die Aufladung ea eines zeitbeslimmenderl Kondensators; der im Zusariv nienwirkeri mit meiner Triggerschaltung die Verschluß-' Schließfunktion auslöst. Um überhaupt in den Bereich brauchbarer Speicherenergien zu kommen, ist diese bekannte Schaltung auf die Verwendung einer besönde* fen MeßslfömqUelle und eines Photowiderstandes zur Messung der Öbjekthelligkeit angewiesen, da die Photozelle öfäkliseh direkt mit dem Speicherkondensä* tor verbunden wird. Mit dieser bekannten Anordnung ist eine genaue Verschlußzeitbildung ebenso schwierig wie eine lineare Messung über einen weiten Objekthelligkeitsbereich. Bei anderen bekannten Verschlußsteuerschaltungen (DE-OS 20 52 533 und 20 62 606, DE-AS 19 33 891), bei denen die nach den Aufnahmebindungen gebildeten Meßparameter ebenfalls direkt «inem Speicherkondensator zugeführt werden, ist aui eine Rückkopplungs- bzw. Gegenkopplungsschleife vom Ausgang zum Eingang des Verstärkers verzichtet, wobei besondere Maßnahmen vorgesehen werden müssen, um die Verschlußzeit mit annehmbarer Genauigkeit nach den Aufnahmebedingungen einzustellen.

Gemäß dem nicht vorveröffentlichten DE-Patent 22 57 776 ist bei einer Belichtungssteuerung für eine einäugige Spiegelreflexkamera mit Lichtmessung durch das Aufnahmeobjektiv, einer Stromquelle, einer eine Photodiode und einen Differenzverstärker mit zwei Steucrcingangskiernrnen, 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, unter Schutz gestellt, daß die Photodiode zwischen die erste und die zweite Steuereingangsklemme 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 Ausgangssignals der Speicherschaltung zu einer der Steuereingangsklemmen des Differenzverstärkers negativ rückgekoppelt ist. wo hingegen die Rückkopplung aufgehoben ist. wenn der Schalter zum Speichern des Ausgangssignals der Lichtmeßschaltung unterbrochen ist. Diese Belichtungssteuerung soll bei festinstallierter Photodiode einstellbar sein. Die Eingabe voneinander unabhängiger Betriebsparameter erfolg' durch Veränderung der beiden zwischen den Differenzverstärker und der Spannungsquelle eingeschalteten Widerständen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verschlußsteuerschaltung der eingangs gerannten Art zur Verfügung zu stellen, die innerhalb eines sehr großen Objekthelligkeitsbereichs einen hohen Grad an Genauigkeit in der Bestimmung der Verschlußzeit gewährleistet und eine einfache und genaue Fingabe der Informationen bezüglich Filmempfindlichkeit und Blendenöffnung ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die ersten und /weiten Impedanzen Dioden sind und daß durch eine mit der Reihenschaltung aus dem Photoelement und der ersten Diode in Reihe geschalte* ten Vörspannungsqueile informationen! bezüglich Filnv empfindlichkeit und Blendenöffnung als Spannung an einen Anschluß der ersten Diode arilegbar sind.

Diese Schaltung vereinigt den bekannten Vorteil der Rückkopplung des VcrslärkGraUsgangssignals zu dessen Eingang, durch die das Ausgängssignal des Photoele* merits zu Null bzw, konstant wird und eine lineare Messung über einen Weiten Öbjektheiligkeitsbereich

möglich wird, mit der zusätzlichen Vergrößerung des Operationsbereichs durch logarithmische Komprimierung mit Hilfe der die Impedanzelemente darstellenden Dioden. Aufgrund der logarithmischen Charakteristik' der Dioden kann die photographische Information vorteilhafterweise auf die absolute Temperatur bezogen werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert In der Zeichnung zeigt ι ο

F i g. 1 ein Prinzipschaltbild der beschriebenen Verschlußsteuerschaltung und

F i g. 2 ein genaueres Schaltbild der Verschlußsteuerschaltung gemäß F i g. 1.

In F i g. 1 ist die beschriebene Verschlußsteuerschaltung in vereinfachter Darstellung gezeigt. Sie weist einen Differenzverstärker A\, eine zwischen zwei Eingangsanschlüssen des Differenzverstärkers liegende Siliziumphotozelle SC, als Dioden ausgebildete Impedanzelemente Zt und Ζ*, die in Serie zwischen der Kathode der Photozelle SCund Masse liegen,. inen das Ausgangssignal des Differenzverstärkers A\ über einen Schalter SWi aufnehmenden zweiten Verstärker A₂, einen zwischen dem Eingang des Verstärkers A₂ und Masse liegenden Speicherkondensator C₁, eine Verschluß-Triggerschaltung ST für den in der Zeichnung nicht dargestellten Verschluß einer photographischen Kamera, einen Übertragungsschalter SW₂, der den Ausgang des Verstärkers A₂ mit der Verbindungsstelle zwischen den Impedanzen Z\ und Z? oder der Verschluß-Triggerschaltung ST verbindet, einen Integrierkondensator Ci. der zwischen einem stationären Kontakt b des Übertragungsschalters SW2 und Masse liegt, und einen Schalter 5Wj auf, der zum Integrierkondensator G parallel geschaltet ist

Wenn das Objektlicht durch ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Objektiv auf die Photozelle SC fällt, entwickelt diese ein Ausgangssignal, das der von ihr aufgenommc ien Lichtmenge entspricht Da die Photozelle SCzwischen zwei Eingängen des Differenzverstärkers A\ eingeschaltet ist entwickelt dieser Verstärker ein Ausgangssignal. das dem Ausgangssignal der Photozelle SC entspricht. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers A\ wird über den Schalter SWi an den Eingang des Verstärkers A2 angelegt und das verstärkte Ausgangssignal des Verstärkers A7 wird zur Verbindungsstelle zwischen den Impedanzelementen Z\ und Zi über den Übertragungsschalter SW₃ angelegt. Da das Signal der Photozolle SC ein Photostrom //. entsprechend der von der Photozelle empfangenen Lichtmenge ist. kann die Photozelle als Konstantstromquelle angesehen werden. Wenn das Ausgangssignal des Verstärkers A2 in der zuvor beschriebenen Weise an die Photozelle angelegt wird, entwickelt der Differenzverstärker A\ cm Ausgangssignal, das vom Verstärker A₂ verstärkt wird, wobei eine Spannung erzeugt wird, deren Polarität der Klemmenspannung der Photozelle SC entgegengesetzt ist. Daher wirkt die Anordnung als automatische Kompensationsschaltung, die eine Gegenkopplungsschleife aufweist Wenn der Eingangswiderstand des Verstärkers A\ ausreichend hoch gewählt wird, so ergibt sich ein Spannungsabfall /txZi am lmpedanzelemenl Z\, Da gemäß obiger Beschreibung die Klemmenspannung an der Photözelle SCdurch die automatische Kompensationsschaltung im wesentlichen auf Null eingestellt ist, ist die Spannung am Impedanzelement Zi gleich der Spannung am Impedanzelement 7,

Daher ist der Strom im Impedanzelement Z₂ durch die folgende Gleichung gegeben:

I_L · Z₁ = / · Z₂

·-%■<·■■

Damit der Ausgangsstrom /0 des Verstärkers Ai die Bedingung erfüllt,

I₀ = I+ Il

muß gelten:

I₀ = I + h = (j^

Da dieser Wert proportional zu dem von der Photozelle SC erzeugten Photostrots> ist nimmt die Schaltung eine Abgleichsbedingung an. Wenn der Schalter SW\ bei dieser Abgleichbedingung geöffnet wird, kann sich der Strom-Haltekondensator Cj aufgrund der extrem hohen Eingangsimpedanz des Verstärkers A2 nicht entladen, so daß das vor dem Öffnen des Schalters SWi angelegte Potential erhalten bleibt. Daher bleibt der Verstärker A2 von dem Öffnen des Schalters SWi unbeeinflußt und entwickelt den bereits vor dem Öffnen des Schalters SWi gelieferten Ausgangsstroms weiter.

Wenn der Übertragungsschalter SW2 aus seiner in F i g. 1 gezeigten Stellung am stationären Kontakt a gleichzeitig mit dem Öffnen des Schalters SWi auf seinen stationären Kontakt b überwechselt lädt der Ausgangsstrom des Verstärkers A₂ den Integrierkondensator C2 auf, und der vordere Verschlußvorhang (nicht dargestellt) wird betätigt Der Kondensator C₂ wird so lange aufgeladen, bis seine Klemmenspannung den Schwellenwert En der Triggerschaltung S7 erre-cht; zu diesem Zeitpunkt betätigt die Triggerschaltung den hinteren Verschlußvorhang, wodurch der Verschluß geschlossen wird. Bei der vorstehend beschriebenen Schaltung entspricht die Lader-eit Tder Integrierschaltung dem Zeitintervall, während dem der Verschluß geöffnet ist, d. h. der Verschlußzeit. Für die Ladezeit gilt folgende Beziehung:

J²J

+ 1

C,

C₂

Da der Schwellenwert c>, von der Verschluß-Triggersciialtung selbst bestimmt wird, ist das Produkt aus Lichtmenge und Zeit. /( χ Τ. stets konstant.

Anhand Fig. 1 wurden Aufbau und grundsätzliche Funktionsweise der elektrischen Verschlußsteuerschaltung zunächst ohne Berücksichtigung des Einflusses einer Vorspannung'quelle EA beschrieben, die mit dem ersten Impedanzelement Zi und der Photozelle SC in Reihe liegt und Informationen bezüglich Filmempfindlichkeit und Blendenöffnung eingibt.

F i g. 2 2eigt ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der beschriebenen Verschlußsteueranordnung, in dem gleiche oder entsprechende Elemente wie diejenigen gemäß F i g. 1 mit übereinstimmenden Bezugszeichen bezeichnet sind. Die in Flg.2 gezeigte Schaltung umfaßt eine Beiriebsspannungsqüelle E, einen Hauptschalter SWi, einen eisten Transistor Ti, dessen

Basiselektrode mit einem Anschluß des Integrierkondensators Ci Verbunden ist, einen Veränderlichen Widerstand Ri, der die Betriebsspannungsquelle E mit dem Hauptschalter SW* überbrückt und dessen Schleifer mit dem Emitter des ersten Transistors Ti zur Einstellung der Emittervorspannung Verbunden ist, einen zweiten Transistor T₂, dessen Emitter-Kollektorstrecke über einen Widerstand R₂ zur Betriebsspahnungsquelle £ parallel geschaltet und dessen Basiselektrode mit dem Kollektor des ersten Transistors Ti verbunden ist, und einen ebenfalls zur Spannungsquelle E parallel liegenden dritten Transistor T), dessen Basis mit dem Kollektor des zweiten Transistors T₂ über einen Widerstand Rj verbunden ist. Ein Elektromagnet Mliegt in Reihe mit dem dritten Transistor Ti an der Betriebsspannungsquelle E und hält den hinteren Verschlußhang für eine vorgegebene Zeitspanne fest, wodurch dessen Ablauf verzögert wird. Die zuvor beschriebenen Schaltungselemente bilden die in F i g. 1 mit ST bezeichnete Verschluß-Triggerschaltung ST. Außerdem ist ein vierter Transistor in Form eines Feldeffekttransistors Ti vorgesehen, dessen Gate-Elektrode mit der Anode der Photozelle SC verbunden ist. Die Gate-Elektrode eines fünften, als Feldeffekttransistor T5 ausgebildeten Transistors ist mit der Kathode der Photozelle SC verbunden. Widerstände R4 und Rs liegen zwischen den Drain-Elektroden der vierten bzw. fünften Transistoren Ti und T5 und dem positiven Pol der Spannungsquelle E Eine Konstantstromschaltung mit einem über einen Widerstand Re an Masse liegenden sechsten Transistor Te ist mit dem Schleifer eines einstellbaren Widerstands R9 verbunden. Letzterer verbindet die Source-Elektroden der Feldeffekttransistoren Ti und Ts, die den Differenzverstärker A\ (F ig. 1) bilden. An der Betriebsspannungsauelle E liegt ein siebter Transistor Tj, dessen Basis mit der Drain-Elektrode des Feldeffekttransistors Tt und dessen Kollektor über einen Kollektorwiderstand R₉, mit Masse verbunden ist Ein achter, eine extrem hohe Eingangsimpedanz aufweisender Transistor Tg, der vorzugsweise ein

seinem Eingang die Klemmenspannung des Speicherkondensators G ansteht und daß seine Drain-Elektrode mit dem positiven Pol der Spannungsquelle über einen Widerstand Rio verbunden ist Ein neunter Transistor Tg ist mit der Basis an die Drain-Elektrode des Feldeffekttransistors T₈ und mit dem Kollektor an den beweglichen Kontakt des Übertragungsschalters SW₂ angeschaltet und bildet den Verstärker A₂ gemäß F i g. 1. Der Kontaktpunkt des Obertragungsschalters SlV₂ ist mit den Anoden von die Impendanzelemente Z\ und Z₂ gemäß F i g. 1 bildenden Dioden D\ und Di verbunden.

Zehnte und elfte Transistoren Tio und Tn sind als Konstantspannungsschaltung vorgesehen. Außerdem sind einstellbare Widerstände VRi bis VRs zur Einstellung von Informationen, wie der ASA-Empfindlichkeit des verwendeten photographischen Films und der Blendenöffnung zum Zeitpunkt der Lichtmessung vorgesehen. Widerstände Rn bis R₂o sowie Schalter SW₅, SW₆ und SW₇ sind in der dargestellten Weise eingeschaltet

Die Transistoren Ti und Ts verstärken das der Objekthelligkeit entsprechende Ausgangssignal der Photozelle SC und legen es über den Schalter SVVj an den Transistor Tg an. Dieses Signal wird von den Transistoren Tg und Tg verstärkt und danach an den Verbindungspunkt zwischen den Dioden Di und D₂ angelegt Daher arbeitet die zuvor beschriebene

Schaltung als Gegenkopplungsschaltung, und die Schaltung wird abgeglichen, wenn das negative Rückkopplungssignal einen die Klemmenspannung an der Photozelle SC aufhebenden Wert erreicht. Unter der Abgleichsbedingung nimmt das Ausgangssignal vom Transistor Tj, d. h. der Gegenkopplungsstrom, einen Wert entsprechend der auf die Photozelle auflfeffendeii Lichlmenge an. Wenn die Schaltung abgeglichen ist, wobei die Klemmenspannung an der

Photozelle SC nahezu null Volt Ist, gibt es keinen vom Dunkelstrom der Photozelle hervorgerufenen ungünstigen Effekt

Wenn der Schalter 5Ws geschlossen ist, erzeugt die Photozelle SC im Betrieb einen Photostrom //., der proportional zur aufgenommenen Lichtmenge ist. wodurch über die Diode D₁ ein Spannungsabfall £Ί hervorgerufen wird. Wenn die Charakteristik der Diode D\ durch die Gleichung

M= Js-exp-||-

ausgedrückt wird, wobei /t/einen Strom durch die Diode Di, federen Sättigungsstrom, qdie Elektronenladung, E\ die Klemmenspannung der Diode D\, K die Bollzman konstante und T die absolute Temperatur ("K) darstellet, ist der Photostrom Il wegen Id— Il gegeben durch

/_L=/5-exp

kT

Demgemäß ist der Spannungsabfall an der Diode D\ gegeben durch

KT

I_L

Ί7

Eine Spannung

wird der Kathode der Diode D\ aufgedrückt Da die Klemmenspannung der Photozelle SC durch die Abgleichsfunktion der obenbeschriebenen Gegenkopplungsschaltung auf etwa null Volt eingestellt ist, ist die der Diode D₂ aufgedrückte Spannung E₃ gleich {E\ + E₂), also

E₃ = E₁ + E₂

KT

-ψ- + In 2"
Is

Is

Bei diesem Beispiel wird der Widerstand VRi zur Einstellung einer die Blendenöffnung betreffenden Information, der Widerstand VR₂ zur Einstellung von die Filmempfindlichkeit und des Handverschlusses betreffenden Informationen, der Widerstand VRa zur automatischen Einstellung der Schaltungsempfindlichkeit und der Widerstand VR₃ zur manuellen Einstellung des Verschlusses verwendet Die Widerstände VRi bis VR₅ sind gleicher Ausführung, und die Schalter SW₆ und SW₁ sind auf ihren stationären Kontakten a zum Automatikbetrieb eingestellt Demgemäß wird bei Automatikbetrieb '/3 der an den Widerständen VRi und

VRi anstehenden Spannungen der Kathode der Pliolozelle SCaufgedrückt. Unter diesen Umstünden ist es zor Vermeidung von Informaiionsfehlern bezüglich der' Filmempfindlichkeil und der Blendenöffnung notwendige diese Widerstände auf niedrigen Werten einzustellen,

da an der Diode Di nach der vorstehenden Beschreibung eine Spannung /T abfällt, fließt bei identischen Charakteristiken der Dioden D\ und Di ein Strom h durch die Diode Di, der wie lolgt ausgedrückt werden kann:

= Is exp

— Is exp

TT

RT

In

2"

Daher ist es selbst dann, wenn die Summe von drei Spannungen, d.h. «= Filmempfindlichkeitsinformation + Blcndenöffnungsinforinatiön + Schaluingseriipfindlichkeitseinstelluhg aufgedrückt wird, möglich, eine

■3 große Anzahl von Informationen geeignet einzustellen, da die mit diesen Spannungen beaufschlagten Widerstände so aufgebaut werden können, daß sie ihre Widersiandswerie linear verändern. Wenn η so gewählt ist, daß 2"> I, ist der Roilektorstrom /₀ des Transistors 79 angenähert gleich /2, so daß bei geöffnetem Schalter SlKi und Umlegen des Schalters SWi auf den stationären Kontakt b die Zeit, in der die Spannung am Integrierkondensalor Ci den Schwellenwert der Verschluß-Triggerschaltung SiTerreicht, durch die folgende

Gleichung gegeben ist:

(6)

I_nT UT

Wenn zu dieser Zeit eine durch die Gleichung

KT

in 2"

KT

In 2

(7)

ausgedrückte Spannung an der Kathode der Photozelle SCanstehl, wird ein Strom 2" ■ 4 am Ausgang erzeugt.

wobei Ci die Kapazität des Kondensators Ci darstellt. Daher ist die Bedingung erfüllt, daß /1 · Tj. d.h. die Lichtmenge, konstant ist. Die Information bezüglich der Objekthelligkeit kann durch die in der Schaltung gemäß P i g. 2 verwendete Diode D\ logarithmisch komprimiert und durch die Diode Di logarithmisch expandiert werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Elektrische VerschluQsteuerschaitung für eine photographische Kamera mit einem Photoelement, das ein Ausgangssignal entsprechend der von dem zu photographierenden Objekt einfallenden Lichtintensität erzeugt, einer Verstärkeranordnung mit hohem Eingangswiderstand, deren zwei Eingangsanschlüsse mit dem Photoelement verbunden sind, einer mit dem Photoelement in Reihe liegenden ersten Impedanz, einer zu dieser Reihenschaltung parallel geschalteten zweiten Impedanz, ferner einer den Ausgang der Verstärkeranordnung zu deren Eingang rückkoppelnden Schaltung, einem den Ausgangsstrom der Verstärkeranordnung integrierenden Kondensator und einer Verschluß-Triggerschaltung, deren Anordnung so getroffen ist, daß sie die Verschli'.b-Schließfunktion auslöst, wenn die Spannung am integrierkondensator einen vorgegebenen Wert erreicht, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Impedanzen (Z₁, Z2) Dioden (Di, D2) sind und daß durch eine mit der Reihenschaltung aus dem Fhotoelement (SC) und der ersten Diode (Zi; A) in leihe geschalteten Vorspannungsquelle (V7?i ... VRz) Informationen bezüglich Filmempfindlichkeit und Blendenöffnung als Spannung an einen Anschluß der ersten Diode (Zi; Di) anlegbar sind.

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