DE2408908A1 - Digitaler zeitbildner fuer den verschluss einer fotografischen kamera - Google Patents

Description

ERNST LEITZ GMBH Unser Zeichen: A 1^62 633 Wetelar,den. 15. Feb. 1974

Pat Rie/Ma

Digitaler Zeitbildner für den Verschluß einer fotografischen Kamera

Die Erfindung betrifft einen digitalen Zeitbildner für die elektronische Steuerung eines Kameraverschlusses.

Die eiektx-onische Steuerung der Belichtungszeit eines Verschlusses einer fotografischen Kamera in Abhängigkeit von einer logarithmisch komprimierten Spannung ist in mehreren Arten bereits bekannt. So ist es z.B. bekannt, die Belichtungszeit zu steuern, also eine Delogarithmierung herbeizuführen, indem eine der Objekthelligkeit analoge Spannung an eine Diode gelegt wird und der durch die Diode fließende Strom einen Kondensator bis zu einer Ansprechschwelle auflädt. Desgleichen ist ein Zeitbildner bekannt mit mehreren passend abgestuften IiC-Kreisen, deren Spannungen zu einer Gesamtspannung summiert werden (DT-OS 2 214 713*0· Diese Gesamtspannung erreicht nacn der zu bildenden Zeit ebenfalls eine Schwelle. Es ist jedoch gleichfalls bekannt, daß Dioden einen mitunter beträchtlichen Temperaturfehler haben, der kompensiert werden muß, und daß RC-Kreise einen erheblichen Abgleichaufwand erfordern. Diese Anordnungen arbeiten analog.

Es sind jedoch bereits auch digital arbeitende Zeitbildner bekannt. Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art werden die Normzeiten immer dann erreicht, wenn nur ein Binäruntersetzer angeregt ist (DT-OS 2 328 422). Außerdem ist auch schon ein digital arbeitender Zeitbildner vorgeschlagen worden, der einen Speicher und einen Decodierer verwendet, die mit einer Reihe von Binäruntersetzern so verknüpft werden,

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ORIGINAL INSPECTED

daß nach der zu bildenden Zeit ein Signal abgegeben wird.

Der erstere dieser Zeitbildner erfordert jedoch eine zusätzliche Reihe von Binäruntersetzern, die bei dem zeitbildenden Vorgang angesteuert werden muß, und der zweite Zeitbildner verlangt einen Speicher plus einen Decodierer, und somit einen nicht unbeträchtlichen Aufwand an Bauelementen. Für beide dieser digitalen Zeitbildner gilt außerdem, daß die zu bildende Zeit vor dem Auslösen bekannt sein mußr

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beheben und einen digitalen Zeitbildner anzugeben, der durch Anwe^ndung der integrierten Schaltkreistechnik, insbesondere der Komplementär-MOS-Technik, ein möglichst geringes Volumen besitzt und mit dem im weiteren Ausbau der Erfindung auch in einfacher Weise Zwischenzeiten gebildet werden können.

Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe bei digitalen Zeitbildnern mit einem Generator, einer Anzahl von Binäruntersetzeri), denen je ein Widerstand zugeordnet ist, mit deren Gesamtheit eine Summierung der vorhandenen "L"-Zustände der Binäruntersetzer und eine Digital/Analog-Wandlung bewirkt wird, sowie mit einem Komparator, der einen Magneten betätigt, wenn die an den Widerständen gebildete Spannung einen vorgegebenen Wert erreicht, dadurch gelöst, daß die den Binäruntersetzern zugeordneten Widerstände alle den gleichen Leitwert besitzen, so daß bei den Zeiten, die den Potenzen von 2 entsprechen (Normzeitenreihe), Spannungswerte gebildet werden, die dem Logarithmus der gebildeten Zeit entsprechen.

Die Erfindung besteht demnach in der Erkenntnis, daß allein durch die Tatsache, daß alle den Binäruntersetzern nachge-

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schalteten Widerstände den gleichen Leitwert besitzen, sich bei der Summierung der im Betrieb an diesen ¥iderständen sich einstellenden quasi-analogen Spannungen eine Summenspannung aufbaut, die jedenfalls bei den Normzeiten mit der gebildeten Zeit logarithmisch ansteigt. Zwischen den Normzeiten nimmt diese Summenspannung zwar andere ¥erte an, sie sind aber alle kleiner als die bei der nächsten Normzeit auftretende Spannung. Betrachtet man jedoch nur die Normzeiten, so erfolgt der Spannungsanstieg tatsächlich logarithmisch. Eine über die Spannungsspitzen gelegte Hüllkurve zeigt demzufolge ebenfalls einen rein logarithmischen "Verlauf.

Zur Bildung aller Normzeiten von 1 see. bis 1/2000 see. = 12 Zeiten werden 12 Binäruntersetzer benötigt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch eine Schaltung angegeben, bei welcher nur ein Teil dieser Binäruntersetzer erforderlich ist und der die Binäruntersetzer speisende Generator nach einer gewissen Zeit in seiner Frequenz herabgesetzt wird und die vorhandenen Binäruntersetzer doppelt wirksam werden. Dadurch werden aber nicht nur Binäruntersetzer selbst gespart, sondern auch eine entsprechende Anzahl von Widerständen.

In noch weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der erfundene Zeitbildner durch zusätzliche Widerstände und logische Gatter derart ausgebaut, daß damit Zwischenzeiten zwischen den einzelnen Normzeiten in einfacher Weise gebildet werden können. Es ist dies ein weiterer Vorteil des erfundenen digitalen Zeitbildners gegenüber den digitalen Zeitbildnern nach dem Stand der Technik, die zur Bildung von Zwischenzeiten nicht geeignet sind.

In der Zeichnung ist die Erfindung^ einer Ausführungsf ortn dargestellt, bei der sowohl eine Anzahl von Binärunter-

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setzern durch. Änderung der Frequenz des Generators eingespart als auch zusätzliche Widerstände und logische Gatter zur Bildung von Zwischenzeiten vorgesehen sind. Es zeigen: Fig. 1 das Prinzip-Schaltbild des digitalen Zeitbildners, Fig. 2a eine Darstellung der Schaltzustände einiger der niedrigerwertigen Binäruntersetzer in dem Zeitenbereich zwischen see. und ' see.,

10JOM- pOO

Fig. 2b eine Darstellung des zugehörigen Aufbaus der Sumnienspannung ohne Berücksichtigung der zusätzlichen Widers tände und

Fig. 2c eine Darstellung des zugehörigen Aufbaus der Summenspannung mit Berücksichtigung der zusätzlichen Widerstände zwischen ' ^un(* ^sec·

In Fig. 1 sind mit Z_n bis Z₁₁ eine Reihe von Binäruntersetzern bezeichnet. Am nichtinvertierten Ausgang A der Binäruntersetzer ¹L bis Z₁₀ ist je ein Widerstand R bis R₁ angeschlossen, von denen jeder einzelne den Leitwert G besitzt. Diese Widerstände sind demnach untereinander alle gleich. Dem Binäruntersetzer Z₁ ist dagegen ein Widerstand R nachgeschaltet, dessen Leitwert 8 G beträgt.

Auf der den Binäruntersetzern abgekehrten Seite sind die Widerstände R bis Realie zusammengeschlossen und einem Komparator K zugeführt. Der zweite Eingang des !Comparators K wird von einem Potentiometer P her beaufschlagt, mit dem eine Spannung vorgegeben wird. Im Ausgangszweig des !Comparators K liegt ein Magnet M, dessen Betätigung den Schließvorgang des Verschlusses einleitet. Betätigt wird der Magnet M immer dann, wenn die sich über die Widerstände R bis R aufbauende Spannung den Wert der vorgegebenen Spannung erreicht.

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In der praktischen Ausführung ist das Potentiometer P mit dem Zeitstellknopf der Kamera verbunden. Genausogut ist allerdings auch denkbar, daß die vorgegebene Spannung von einem Belichtungsmeßteil kommt, das z.B. einen Fotowiderstand beinhaltet. Außerdem ist noch ein Generator GE vorhanden, der pro Sekunde 32768 Impulse abgibt, mit denen die Binäruntersetzer angesteuert werden. Dieser Generator ist in seiner Frequenz mittels eines Schalters S„ umschaltbar, und zwar wird er umgeschaltet, wenn der Binäruntersetzer Z L-Signal hat, wie noch erläutert werden wird.

Die Schaltung umfaßt ferner drei zusätzliche Widerstände R₂ mit einem Leitwert von 0,56 G, R₁^ = 0,767 G und R. = 0,848 G. Diese drei zusätzlichen Widerstände werden zur Bildung der Zwischenzeiten benötigt.' An ihrer einen Seite sind alle drei Widerstände miteinander verbunden und liegen am gleichen Eingang des Komparators K, an dem auch die übrigen Widerstände liegen. Mit seiner anderen Seite ist jeder der drei Widerstände jedoch für sich allein einem ODER-Gatter O , O„ oder 0„ nachgeschaltet. An den Eingängen jedes ODER-Gatters liegen die Ausgänge je einer Gruppe von UND-Gattern U^. bis U₀-, U_HO bis U_QO und U„_o

Il öl i<c OA \J

bis Uqo» deren Eingänge in der in Fig. 1 gezeigten Weise mit den invertierenden und nichtinvertierenden Ausgängen der Binäruntersetzer Z bis Z_1n verbunden sind.

Zwischen dem Generator GE und der Ketter der Binäruntersetzer ist ein Schalter S vorgesehen, der zwecks Inbetriebnahme der Vorrichtung geschlossen werden muß. Dieser Schalter ist mit den Auslöser der Kamera mechanisch verbunden. Außerdem ist noch eine Rückstelleitung RL vorgesehen, über welche die Binäx-untersetzer auf Null gesetzt werden. Der durch diese Leitung fließende Rücksetz-Impuls

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kann in Abhängigkeit von der Auslöserbetätigung erzeugt werden, z.B. durch einen Schalter, der gegenüber dem Schalter S mit Vorlauf geschlossen wird.

Diese Schaltung arbeitet in der folgenden Weise: Die Binäruntersetzer Z bis Z und die ODER-Gatter O bis O seien an ihren Ausgängen mit Umschaltern versehen, so daß dort immer eindeutig ¹¹O¹* oder "L¹* Potential liegt und genau O oder +k Volt. Es ist einzusehen, daß sich am Eingang des Kosparators K eine Spannung aufbaut, deren Größe von dem Zustand der Ausgänge der Zähler und der ODER-Gatter abhängt. Liegen alle Ausgänge auf O Volt, so wird die Spannung am Eingang E des !Comparators auch O Volt sein. Liegen alle Ausgänge auf +4 Volt, so wird am Eingang die Spannung+4 Volt sein.

Mit fortschreitendem Zählen der Binäruntersetzer Z_n bis Z.., , Zähl/ , O 11

(Fig. 2a zeigt die Jfifab^zustände) wird die Spannung am Eingang zwischen verschiedenen Maxima und Minima sich ändern (Fig. 2b). Die Dauer dieser Maxima und Minima beträgt immer eine Zählperiode des Generators GE. Die Maxima erhöhen sich Jedoch mit fortschreitender Zeit logarithmisch für Zeiten, die der Normzeitenreihe folgen. Erreicht ein Maximum die an Potentiometer P eingestellte, ein 1ogarithai sehe s Maß für die zu bildende Zeit darstellende Spannung, so macht der Komparator den Magneten M stromlos und der Kameraversohluß wird geschlossen.

Auf die sich aufbauenden Spannungen wird nun für einzelne Beispiele eingegangen (siehe auch Fig. 2a und 2b). Der Schalter S_ ist zunächst geöffnet, da Z noch im Nullzustand ist. Dann ist die Frequenz des Generators GE, wie bereits erwähnt, 32768 Hz.

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Sieht man zunächst von den UND-Gattern U.,., bis U_Q1 und den

Il öl

ODER-Gattern O bis O„ ab, so ist nach 2 = 16 Impulsen ( ^{sec# = sec}·) **^er Zustand erreicht, daß die

Binäruntersetzer Z_ bis ¹L L-Signal haben, alle anderen haben noch Null-Signal» Die Spannung beträgt dann

hg,

U₁ = k V» ' . Mit fortschreitendem Zählerstand wird diese Spannung zunächst wieder kleiner. Nach 2 = 32 Impulsen,

32 1

entsprechend ''' see. = ■ see. haben jedoch die Binäruntersetzer Z bis %u L-Signal, so daß nun eine Spannung = 4V · ·γ|~ gebildet wird. Nach 2¹¹ = 2048 Impulsen, ent-

sprechend see. = rrr ^sec· haben die Binäruntersetzer

Z bis Z₁₀ L-Signal, während Z₁ noch 0-Signal hat. Die geil c
bildete Spannung ist U_g = ^"Toq* Mit dem nächsten Impuls

des Generators GE werden die Binäruntersetzer Z_n bis Z » auf Null gebracht, und nur der Binäruntersetzer Z₁₁ hat L-Signal. Z wirkt auf den Schalter S„. Dieser schließt sich und erniedrigt nun die Frequenz des Generators GE

7
um den Paktor 2 _β

1 2g 1

Die Spannung U„ = 4v wird damit erreicht nach rrr see. ¹ see. = rrr + ' ' ⁼ o" ^sec. In dieser Zeit wurden näm-

JtL(OO IO 2 'J "

lieh die Binäruntersetzer Z_Q bis Z _ mit der Frequenz 32768 durchgezählt, bis Z auf "L" gesetzt wurde, und die Binäruntersetzer Z₀ bis Z wurden durchgezählt mit der Frequenz - Hz.

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Es ist hiermit erwiesen, daß die einer geometrischen Reihe folgenden vollen Verschlußzeiten (=Zeiten der Norazeitenreihe) mit der vorliegenden Anordnung tatsächlich gebildet werden (Hüllkurve in Fig. 2b).

In Fig. 2b ist der zugehörige Spannungsaufbau für die vollen Zeiten, also ohne Berücksichtigung der Wirkung der zusätzlichen Widerstände R „, R „ und R , dargestellt.

Die Zwischenzeiten werden mit Hilfe dieser zusätzlichen Widerstände R _, R und R . gebildet, die durch die UND- bzw. ODER-Gatter geschaltet werden. Und zwar gibt es zwischen den Zeiten, die durch die Zustände ^ZO ^Z1 ^Z2 ^Z3 H
LLLLO= see. und

LLLLL= ' see.

gekennzeichnet sind, zunächst den Zustand LLLOL (siehe Fig. 2a)
Dieser wird nach ( *¹ »-*) see. erreicht. Weiter gibt es den Zustand
LLOOL nach (*¹ '²^) see.

LOOOL nach ("^q*] t]%5) ^sec· Diese Zustände lassen sich durch die UND-Gatter TJ₂ , U und U₂- leicht erfassen. Für die anderen Zwischenzeiten kommen die anderen UND-Gatter zur Wirkung. Den Ausgängen

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der ODER-Gatter O bis O„ sind nun die Widerstände

_{1 1} solchen Bruchteilen der Leitwerte G zugeordnet, daß die durch, ihre Wirkung entstehenden Spannungen logarithm!erte Werte der gebildeten Zeiten ergeben.

Mit Hilfe der jeweils drei UND-Gatter, die für die Bildung von Zwischenzeiten herangezogen werden, können zwischen zwei Nennzeiten noch sieben Zwischenzeiten erfaßt werden, die arithmetisch fortschreiten, z.B. 1 see; 1,125 see; 1,25 see.; 1,375 sec. etc, bis 2 see. Erwünscht wäre

eigentlich eine geometrische Progression, z.B. 1 see·, 2 sec., 2^ see· usw. bis 2 see. Durch die entsprechende Wahl der Widerstände R- bis R^ kann jedoch die geometrische Progression mit einer für die Praxis völlig ausreichenden Genauigkeit durch eine korrigierte a±ithmetische Progression in diesem Bereich angenähert werden. Hierzu wählt man z.B. die Widerstände, wie bereits gesagt, R₁₂ = 0,56 G, R₁₃ = 0,767 G und R^ = 0,848 G.

In Fig. 1 zeigen die TJND-Gatter U₁ bis U₇₁ sowie U₃ bis U₁₇₂ jeweils noch eine Kopplung mit dem invertierten Ausgang A des nächst höherwertigen Binäruntersetzers, Diese Kopplung ist erforderlich, um sicherzustellen, daß die Spannung nicht vor der gewünschten Zeit bereits den vorgegebenen Spannungswert überschreitet«

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In Fig. 2c ist ein Teil der Spannungskurve dargestellt, wie sie verläuft, wenn die zusätzlichen Widerstände dazugesehaltet werden. Wenn also z.B. Z_ = O und Z„ = L und Zl = O ist, so wird über das UND-Gatter U₁₁ der Widerstand R₁- mit 0,56 G zugeschaltet. Die Grundkurve der Spannung Büß in diesem Bereich daher um 0,56 G erhöhr werden. In gleicher Weise wird R mit 0,767 G zugeschaltet, wenn Z = 0, Z_ = L und Z. = 0 ist. Diese 0,767 G kommen also ebenfalls noch zur Spannung hinzu. Diese Funktion kann man für alle Gatter so verfolgen, wie dies in Fig. 2o zwischen ¹ see. und · · sec. beispielsweise ausgeführt ist.

Für den 9· Iepuls nach der see., also bei 1,27 msec., sei dies als Beispiel nachfolgend im Detail erläutert. Dieser Zeitpunkt ist durch den Pfeil B in Fig. 2c gekennzeichnet. Zu diesem Zeitpunkt finden wir in Fig. 2a folgende Zustände der Binäruntersetzer Z bis Z_ (die höherwertigen können hier außerhalb der Betrachtung bleiben, denn sie befinden sich alle noch einheitlich im 0-Zustand):

*0 ^Z1 ^Z2 ^Z3 ^Z4 ^Z5 ^Z6 ^Z7

OOOLOLOO

Durch diese Kombination der Zustände ist an den Ausgängen folgender UND-Gatter L-Signals U₁₁, U₁₂, Uo, U₀* und U„_g

Ä O₁ = L

= 0_ = L 0 = O₁ = L

^Λ f\ T

S υ« — i-/

U11	schaltet bei	0	0	L	0	L
"12	W W			L	0	L
U13	N N 0			L
"31	H M	0 509			0
"33		83	6/0	488

Die ODER-Gatter O und O_ werden hier jeweils von zwei UND-Gattern angesteuert, nämlich das ODER-Gatter O₁ von dei?i UND-Gattern U... und U₀„ und das ODER-Gatter O₀ von den UND·

11 31 3

Gattern U₁₀ und U₀₀. Trotzdem können die Widerstände R₁₂ und R . natürlich nur einmal zugeschaltet werden, so daß sich aus den drei Widerständen R₀ bis R , insgesamt ein Leitwert von 0,56 G + 0,767 G + 0,848 G = 2,175 G nach +kV geschaltet ergibt, so daß auch die Spannung um diesen Betrag entsprechend über die Grundspannung steigt, wie sie sich ohne Berücksichtigung der Widerstände R „ bis R... ergeben würde nach Fig. 2b.

In Fig. 2c ist durch Zahlen (1, 2, 3) in den gestrichelten Bereichen über den Grundspannungen angedeutet, welches ODER-Gatter (θ , O₂, O₀) L-Signal hat, d.h. welcher der Widerstände R₁₂ » ^Ri<3» R*h nach +4v geschaltet ist.

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Claims (1)

1. - 12 -

   A 1962 15.2.74

   Patentansprüche

   Digitaler Zeitbildner für die elektronische Steuerung eines Saoeraversohlusses mit einem Generator, einer Anzahl von Binäruntersetzern, denen je ein Widerstand zugeordnet ist, mit deren Gesamtheit eine Sutmnierung der vorhandenen "L"-Zustände der Binäruntersetzer und eine Digital/ Analog-Wandlung bewirkt wird, sowie einem Komparator, der einen Magneten betätigt, wenn die an den Widerständen gebildete Spannung einen vorgegebenen Wert erreicht, dadurch gekennzeichnet, daß die den Binäruntersetzern (Z_n - Z₁₀) zugeordneten Widerstände (H_n - R₁₀) alle den gleichen Leitwert besitzen, so daß bei den Zeiten, die den Potenzen von 2 entsprechen (Normzeitenreihe) Spannungswerte gebildet werden, die dee Logarithmus der gebildeten Zeit entsprechen*

   2, Digitaler Zeitbildner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Binäruntersetzer (Z₁₁) mit der höchsten Wertigkeit ein η-fach kleinerer Widerstand (R₁₁) zugeordnet ist und daß mit dem Ansprechen dieses Binäruntersetzers (L-Zustand) die Frequenz des Generators (GE) um den 2 -fachen Wert herabgesetzt wird.

   3. Digitaler Zeitbildner nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung von Zwischenzeiten zusätzliche Widerstände (R₁₂* ^Ri-3* ^Ri2i) vorhanden sind, die über logische Gatter (U₁₁-Ug₁; U₁₂-Ug₂; U₁₃-Ug₃;

   Oj 0_; CL·) entsprechend dem Zustand der Binäruntersetzer (Z_ - Z₁₀) zu- bzw. abgeschaltet werden.

   ^. Digitaler Zeitbildner nach Anspruch 3f dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände von ODiJR-Ga ttern (θ ; 0„; 0_) geschaltet werden, deren Eingängen die Ausgänge von UND-Gattern (U^-Ug₁; U^-Ug₂; U₁ -U₀₃) zugeführt werden,

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   von denen jedem Binäruntersetzer (z~ - Z„~\ . ,

   ^x O lOj exne der

   Anzahl der zusätzlichen Widerstände (R₁₂" ßi/,) entsprechende Anzahl mit einem ersten Eingang nachgeschaltet ist, deren zweiter Eingang je nach dem Wert der Widerstände mit dem invertierten Ausgang des nächst-, übernächst- oder drittnächst-niedrigwertigeren Binäruntersetzers verbunden ist und deren dritter Eingang, soweit zur Vermeidung von unerwünschten Zuständen erforderlich, mit dem invertierten Ausgang des jeweils nächst höherwertigen Binäruntersetzers verbunden ist.

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