DE2411343B2 - Vorrichtung zur automatischen bestimmung und steuerung der belichtungszeit reprofotografischer geraete - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Bestimmung und Steuerung der Belichtungszeit reprofotografischer Geräte in Abhängigkeit des Quotienten aus einer die Papierempfindlichkeit charakterisierenden Größe und einer der Lichtintensität proportionalen Größe.

Bei reprofotografischen Geräten, wie z. B. bei Vergrößerungsgeräten, Reprokameras, Negativ-, Posi-

!iv- und sonstigen Reproduktionsgeräten und deren Schalt- und Steuergeräten, wurden die Belichtungsmes- _ung _und vor allem die Berechnung der Belichtungszeiten bisher noch nicht wie bei Tageslichtkameras automatisiert.

Die Problematik besteht in der Bewältigung der vielfältigen Einflußfaktoren, die zumindest im Hinblick juf die Film- bzw. Papiereigenschaften, die in der Schwarz-Weiß-Fotografie mit den Begriffer. Lichtempfindlichkeit und Gradation charakterisiert weiden können, bisher noch nicht in zufriedenstellendem Maße berücksichtigt werden konnten. In bekannter Weise kann die Belichtungszeit te aus der gemessenen Lichtintensität /, der hervorgerufenen Schwärzung D des Papiers und der Papiergradation γ nach folgender Formel bestimmt werden:

IOD/--

Demgemäß stellt sich die Belichtungszeit als Quotient aus einer Papierkonstanten Pdes jeweils verwendeten Fotopapiers und der gemessenen Lichtintensität dar. Abgesehen davon, daß sich die Lichtintensität bei veränderlichen Bildinhalten von Bild zu Bild ändert, ist im allgemeinen auch der Zähler des Quotienten veränderlich, da die Papierkonstante Pin Abhängigkeit von weiteren Einflußgrößen vielfach gewechselt wird. Allgemein besteht somit das Problem in der Bestimmung eines Quotienten aus zwei an sich variaolen Größen, wobei selbstverständlich beispielsweise der Zähler Pim Rahmen einer Meßreihe konstant gehalten werden kann.

Aus der DT-AS 11 24 739 und in ähnlicher Weise aus der Zeitschrift »Elektronik«, 1958, Nr. 7, S. 205, ist es zur Bestimmung eines Quotienten aus zwei variablen Größen bekannt, eine dem Nennerwert des Quotienten proportionale Spannung zu integrieren und die integrierte Spannung durch einen Komparator mit einer dem Zähler proportionalen Referenzspannung zu vergleichen. Für die Zeitdauer vom Beginn des Vergleichsvorganges bis zum Erreichen der Gleichheit wird durch den Komparator eine Torschaltung aufgesteuert, um Taktimpulse zu einem Zähler durchzulassen, wobei der auf diese Weise erhaltene digitale Zählerinhalt dem zu bestimmenden Quotienten proportional ist.

Es ist bekannt, ein lichtempfindliches Meßelement in einen herkömmlichen Spannungsteiler einzuschalten, dessen Ausgangsspannung sich entsprechend der auffallenden Beleuchtungsstärke verändert. Über ein zusätzliches Potentiometer kann der Spannungsteiler entsprechend der verwendeten Papierkonstanten verstimmt werden, so daß die Papiersorte automatisch in einen Meßwert bzw. eine Zeitanzeige eingeht. Der Nachteil dieses Prinzips besteht insbesondere darin, daß der angezeigte Zeitwert nicht unmittelbar für eine nachfolgende Zeitsteuerung verwendbar ist, und es wäre hierzu eine weitere Meßwertverarbeitung, beispielsweise über eine vom Meßwert gesteuerte Kondensatoraufladung, erforderlich. Nach einem weiteren Prinzip der Lichtwaage wird eine entsprechend der Beleuchtungsstärke verstimmte Meßbrücke mit Hilfe von Regelwiderständen, die gegebenenfalls in Maßeinheiten der Belichtungszeit geeicht sind, auf Brückennull abgeglichen. Zur Berücksichtigung der Papierkonstanten im angezeigten Belichtungszeitwert wären weitere Maßnahmen erforderlich. Zwar liegt hierbei eine Speicherung des Belichtungszeitwertes in Form des

erhaltenen Widerstandswertes \or, der für den Nullabgleich erforderlich ist, und es wäre bei nachfolgender Umwandlung des Widerstandswertes in ein entsprechendes Zeitintervall eine spätere und gegebenenfalls mehrfache Belichtungszeitste\:erung möglich, doch setzt da* Lichtwaagenprinzip zusätzliche Abgleichvorgänge voraus, die sich nicht für eine zweckmäßige Automatisierung der Zeitwertbestimmung und einer nachfolgenden Zeitsteuerung eignen.

Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen sind abgesehen von ihrer Unzweckmäßigkeit für eine Automatisierung mit großen Ungenauigkeiten verbunden, die vor allem in den relativ hohen Toleranzen der handelsüblichen Bauelemente, insbesondere der Kondensatoren und Potentiometer, bestehen, die den Meßwert bzw. die Belichtungszeit unmittelbar beeinflussen. Bereits bei Zeitbereichen von über 30 Sekunden muß mit Fehlern von 10% und mehr gerechnet werden.

Aus der DT-AS 12 84 280 ist eine digitale Steuerung der Belichtungszeit in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern bekannt. Bei dieser Steuerung zählt ein Binärzähler Taktimpulse und liefert einen Ausgangsstrom, der der Anzahl der angesprochenen Stufen des Zählers proportional ist. Dieser zeitabhängige Ausgangsstrcm des Zählers wird zur Steuerung der Belichtungszeit mit einem Strom verglichen, der von einem Belichtungsmesser geliefert wird und weitere Parameter, wie Blendenöffnung und Filmempfindlichkeit, berücksichtigen kann.

Diese bekannte Anordnung dient zur Steuerung eines fotografischen Verschlusses. Die zur Bestimmung der Belichtungsdauer erforderliche Meßzeit ist dabei mit dieser Belichtungsdauer, identisch. Eine Speicherung der gemessenen Belichtungsdauer, wie dies bei reprofotografischen Systemen erwünscht ist, wenn z.B. die Belichtungsdauer für mehrere Abzüge des gleichen Negatives bestimmt werden soll, ist nicht möglich.

Aus der DT-OS 23 28 422 ist eine Verschluß-Steuerschaltung bekannt, bei der die von Bildhelligkeit, Filmempfindlichkeit und Blendeneinstellung bestimmte Belichtungszeit durch einen digitalen Zähler festgestellt und gesteuert wird. Bei dieser bekannten Schaltung zählt der Zähler über ein durch Filmempfindlichkeit und Blendeneinstellung bestimmtes Zeitintervall eine Impulsfolge, deren Frequenz sich in Abhängigkeit von der Bildhelligkeit ändert. Der Nachteil dieser bekannten Schaltung besteht darin, daß ein Impulsgenerator verwendet wird, dessen Oszillationsfrequenz durch ein lichtempfindliches Element gesteuert wird. Abgesehen von dieser aufwendigen Schaltung ist auch bei dieser bekannten Steuerung keine Speicherung der Belichtungszeit für mehrfache Belichtungsvorgänge möglich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur automatischen Bestimmung und Steuerung der Belichtungszeit reprofotografbcher Geräte zu schaffen, bei der die Belichtungszeit äußerst genau als digitaler Zählerwert in Abhängigkeit von dem Quotienten aus einer die Papierempfindlichkeit charakterisierenden Größe und einer der Lichtintensität proportior.ilen Größe bestimmt und gespeichert werden kann. Zur Vereinfachung der Steuerung soll der zur Messung der Belichtungszeit verwendete digitale Zähler gleichzeitig zur Steuerung des Belichtungsvorganges dienen, wobei die Meßdauer im Vergleich zur Belichtungsdauer kurz gehalten werden kann. Neben der Steuerung mehrerer kurzzeitig aufeinanderfolgender Belichtungen mit demselben gespeicherten Wert soll die Vorrichtung auch die Verwendung des gespeicherten Wertes zur

Errechnung korrigierter Belichtungszeiten ermöglichen. wie dies z. B. bei Filterkorrekturen oder bei der Anpassung der Belichtungszeiten an Diehtcuntcrschiede einer Vorlage in der Reprotechnik erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Bestimmung einer diesem Quotienten proportionalen Größe in an sich bekannter Weise ein elektrischer Integrator mit konstanten Intcgrationsglicdern, an dessen Eingang eine nennerproportionalc Spannung anliegt, ein Komparator, an dessen einem Eingang die Ausgangsspannung des Integrators und an dessen anderem Eingang eine zählerproportionale Referenzspannung anliegt, eine Torschaltung, die von dem Ausgang des !Comparators gesteuert wird, und ein Meßtaktgenerator vorgesehen sind, dessen Ausgangssignal über diese Torschaltung einem Zähler zugeführt wird, dessen Zählerinhalt die dem Quotienten bzw. der Belichtungszeit proportionale Größe darstellt, daß der Zähler ein Vorwärts-Rückwärts-Zähler ist. der das Ausgangssignal des Meßtaktgenerators mit hoher Taktfrequenz im Vorwärtsbetrieb zählt, und daß ein Zeittaktgenerator mit niedriger Taktfrequenz über eine weitere Torschaltung nach Beendigung des Meßvorgangs an den Zähleingang des auf Rückwärtsbetrieb geschalteten Zählers anschließbar ist, wobei die Zeitdauer des Rücktaktens des Zählers zur Belichtungssteuerung dient.

Nach der vorliegenden Erfindung wird somit ein Sägezahnintegrator verwendet, dessen ausgangsseitige Sägezahnspannung eine vom Nennerwert des Quotienten abhängige Steilheit aufweist. Diese ist ein sehr genaues Maß für die als Spannungswert darstellbare Lichtintensität. Zur Berücksichtigung des Quotientenzählers bzw. der Papierkonstanten wird die Sägezahnspannung mit einer von Messung zu Messung veränderlichen Steilheit mit einer Vergleichsspannung verglichen, die ein genaues Spannungsmaß für die Paoierkonstante ist. Aus dem Vergleichsvorgang ergibt sich unmittelbar ein Zeitintervall, dessen Länge dem Quotientenwert bzw. der zu bestimmenden Belichtungszeit entspricht und das in sehr günstiger Weise für die sofortige oder spätere Steuerung der Belichtung verwendet wird. Die Vorrichtung ist vergleichsweise einfach und führt zu genauen Werten, bei denen in einem Meßvorgang sämtliche Parameter berücksichtigt werden und unmittelbar zu einem für die Steuerung günstig weiter verarbeitbaren Zeitintervall führen.

Der Integrations- und Vergleichsvorgang wird ausreichend schnell durchgeführt. Ein kurzer Meßvorgang ist wichtig, um die für die Belichtungszeitbestimmung erforderliche Zeit zu reduzieren, um eine möglichst große Meßrate zu erhalten. In jedem Fall ist auch bei kurzen Meßzeiten und entsprechendem Ablauf des Integrations- und Vergleichsvorgangs das erhaltene Zeitintervall hinsichtlich seiner Länge dem gesuchten Quotientenwert proportional.

Für praktische Zwecke ist es sehr günstig, daß die gemessene Zeit digitalisiert wird. Ferner kann die gemessene Zeit gespeichert und nachfolgend zur Steuerung des Belichtungsvorgangs verwendet werden. Die Digitalisierung der gemessenen Zeit führt zu dem erheblichen Vorteil einer einfachen Speicherbarkeit und somit Wiederholbarkeit ohne notwendige Wiederholung des eigentlichen Meßvorgangs. Außerdem erlaubt der digitalisierte Belichtungszeitwert eine für praktische Zwecke sehr günstige Weiterverarbeitung beispielsweise mit Hilfe üblicher Digitalelemente, wobei ferner bei entsprechender Quantisierung des Meßwertes wegen der großen Genauigkeit und geringen Störanfälligkeit einer Digitalverarbeitung eine weitgehende Störsicherheit gewährleistet ist.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird in einem Meßdurchgang die Berücksichtigung mehrerer Parameter ermöglicht, wobei sich die Länge des Zeitintervalls bzw. die Größe der Belichtungszeit tn aus dem Integrationswiderstand R, dem Integrationskondensator C der dem Nennerwert entsprechenden Meßspannung Um und der dem Zählcrwert entsprechenden Vergleichsspannung Ur nach folgender Gleichung ergibt:

i„ - R ■ C ■ γ." = η ■ τ.

Wenn nun eine Digitalisierung der Belichtungszeit mit einem Meßtakt vorgenommen wird, so daß die :o Belichtungszeit der n-fachen Periodenanzahl des Meßtaktes der Periodendauer τ entspricht, werden während des der Belichtungszeit entsprechenden Zeitintervalls η Impulse des Meßtaktes nach folgender Formel auftreten:

η ■-■

R C

^V" = K

Vu

Daraus ergibt sich, daß bei Verwendung eines

xo konstanten Meßtaktes und konstanter Integrationsglieder der digitalisierte Wert eine Periodenanzahl aufweist, die unmittelbar dem zu bestimmenden Quotienten proportional ist. Dieser Digitalwert läßt sich in äußerst einfacher Weise weiterverarbeiten und speichern sowie zur Zeitsteuerung verwenden.

In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß dei Ausgang des Integrators auch mit einem Eingang eines zweiten Komparators verbunden ist, dessen änderet Eingang mit einer bestimmten Referenzspannung verbunden ist, wobei die zählerproportionale Referenz spannung um diese bestimmte Referenzspannung vergrößert ist. Hierdurch ist es in einfacher Weist möglich, einen Teil der Sägezahnspannung auszunützer und den Vergleich erst nach Einsetzen der Integratior s wirksam werden zu lassen. Dabei ist es jedoch aud möglich, daß die bestimmte Referenzspannung di( Spannung Null ist, wobei das sich während der Messung ergebende Zeitintervall bereits mit Beginn der Integra tion anläuft, sofern die ausgangsseitige Sägezahnspan

so nung des Integrators mit Null beginnt. Die Referenz spannung Null hat den Vorteil, daß ein Eingang de zweiten Komparators lediglich auf Masse der Vorrich tung gelegt werden muß und daß eine zusätzlich Erzeugung einer Konstantspannung überflüssig ist

5-, Eine günstige Ausgestaltung besteht darin, daß di Ausgänge der Komparatoren ein Zeit-Flipflop steuerr dessen Ausgangsimpulse eine vom Quotienten abhängi ge Impulslänge aufweist. Dabei ist es möglich, daß der Zeit-Flipflop Differenzierglieder für die Ausgangssigna Ie der Komparatoren vorgeschaltet sind. Insbesonder im letztgenannten Fall werden sehr exakte, schal begrenzte Ansteuerungssignale für das Zeit-Flipflo erzielt

Dabei steuert der Ausgangs- bzw. Torimpuls de

6s Zeit-Flipflops die Torschaltung für das Ausgangssign« des Meßtaktgenerators zu dem Takteingang de Vorwärts-Rückwärts-Zählers im Vorwärtsbetrieb. Hiei durch ergibt sich wegen der hohen Meßtaktfrequen

eine sehr starke Quantisierung der analogen Zciuntervallänge, wobei der Digitalwert bei entsprechender Schaltung des Vorwärts-Rückwärts-Zählers unmittelbar dekadisch im Zähler eingespeichert werden kann.

Ferner ist es möglich, daß der Digitalinhalt des Vorwärts-Rüekwäru-Ziihlers über dessen Ausgang an den Eingängen eines Digitalspeichers, einer Digitalanzeige und eines Nullwertdekodicrers liegt. Hierbei kann der Digitalspeicher am Ende des Torimpulscs vom Ausgang des dem ersten Komparator nachgeschalteten Differenziergliedes einen Speicherbefehl erhalten. Abgesehen davon, daß der im Vorwärts-Rückwärts-Zähler für die nachfolgende Belichtungssteuerung vorerst gespeicherte Digitalwert unmittelbar in der Digitalanzeige sichtbar gemacht werden kann, was vorzugsweise dekadisch geschieht, ist für eine Mehrfachbelichtung die am Ende des Torimpulses erfolgende Einspeicherung des Digitalinhalts im Digitalspeicher günstig, so dall auch bei einem Rückwärtszählen des Zählers und demzufolge bei einem Ausspeichern aus dem Zahler stets der gemessene und digitalisierte Quotientenwert im Digitalspeicher erhältlich ist.

Ferner ist vorgesehen, daß nach Betätigung einer selbsthaltenden Starteinheit im Automatikbetrieb das Ausgangssignal des Zeittaktgenerators mit niedenger Zeittaktfrequenz über die zugehörige Torschaltung zum Takteingang des gleichzeitig auf Rückwärtsbetr.eb umgeschalteten Vorwärts-Rückwärts-Zählers geschaltet wird. Nach dessen erfolgtem Rücktakten spricht der Nullwertdekodierer an und schaltet die Starteinheit ab. gleichzeitig wird der Vorwärts-Rückwärts-Zähler vom Digitalspeicher über einen ersten Eingang eines nachgeschalteten Datenselektors und seinen eigenen Eingang auf den vorherigen Digitalwert gesetzt Zur Verkürzung der Meßzeit war bereits ausgeführt worden, daß eine schnelle Durchführung des Integrations- sowie Verglcichsvorgangs zweckmäßig ist und daß zur Erzielung einer ausreichenden Quantisierung bzw. Digitalisierung demzufolge eine hohe MeUtakurequenz erforderlich ist. Demgegenüber erfolgt jedoch das Rücktakten des Vorwärts-Rückwärts-Zählers unmittelbar zur Durchführung der Belichtungszeitsteuerung wesentlich länger als der Meßvorgang ist und demzufolge mit einer niedrigen sowie einer den jeweiligen Belichtungsverhältnissen angepaßten z.eutaktfrequenz durchgeführt wird. Die Nullwertdekod.erung des Digitalinhalts des Vorwärts-Rückwarts-Zahlers führt ferner zu dem wesentlichen Vorteil, daß die einmal gestartete und sich selbst haltende Starteinheit mit dem Ergebnis der Unterbrechung des langsamen Zeittaktes abgeschaltet wird und daß eine erneute Einspeicherung des Inhalts des Digitalspeichers in den Vorwärts-Rückwärts-Zähler erfolgt. Somit kann die Belichtungszeitsteuerung bei unveränderten Mebwerten beliebig häufig nacheinander durchgeführt werden, ohne daß stets, wie vielfach beim Stand der Technik, dem Steuerungsvorgang ein Meßvorgang vorhergehen muß. Dies führt gegebenenfalls zu einer wesent ichen Zeiteinsparung und insbesondere zu einer erheblichen Vereinfachung der Handhabung.

Außerdem ist es möglich, daß an einem zweiten Eingang des Datenselektors ein Vorwahlschalter fur eine manuelle Zeiteingabe liegt und daß der zweite Eingang nach Umschalten eines Betriebswahlschalters auf manuellen Betrieb auf den Eingang des Vorwarts-Rückwärts-Zählers durchgeschaltet und der letztere aut die manuelle Zeiteingabe gesetzt wird. Gegebenenfalls kann das Setzen auf die manuelle Zeite.ngabe erst nach

30

40

45

₅5

60

65 erneutem Rücktakten des Vorwärts-Rückwärts-Zählers erfolgen, wobei diese Lösung relativ einfach ist und ein Setzen auf den Vorwahlwert erst nach Ansprechen des N ullwertdekodierers vornimmt.

Der Datenselektor wird nach erfolgtem Rücktakten des Vorwärts·Rückwiirts-Zählers automatisch wieder auf den Digitalspeicher umgeschaltet. Diese Lösung ermöglicht ein sehr schnelles Einblenden von manuellen Zeiteingaben, die selbstverständlich auch an der Digitalanzeige erscheinen, wobei unmittelbar nach Durchführung eines manuellen Betriebes ein Rückschalten auf den Automatikbetrieb erfolgt, da nach Ansprechen des Nullwertdekodierers der Digitalinhalt des Digitalspeichers über den Datenselektor in den Vorwärts-Rückwärts-Zähler eingelesen wird. In jedem Fall ist der mögliche Handeingriff ohne dabei erfolgende Zerstörung des gemessenen Digitalwertes sehr günstig im Hinblick auf eine vielseitige Verwendbarkeit und Flexibilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Zur Schaffung definierter Ausgangsverhältnisse ist es günstig, daß parallel zum Ladekondensator des Integrators ein Kurzschluß- oder Widerstandszweig mit einer Schalteinheit liegt, die diesen während des Meßvorgangs unterbricht und nach Ablauf des Torimpulses den Integrationsvorgang beendet. Wenn vor Beginn und nach Beendigung des Integrationsvorganges ein Kurzschlußzweig parallel zum Ladekondensator liegt, wird stets sichergestellt, daß eine definierte Ausgangsnullspannung am Ladekondensator zu Beginn des Integrationsvorganges vorliegt. Andererseits kann bei bestimmten Schaltungen des Integrators ein derartiger Kurzschluß des Ladekondensators unzweckmäßig sein, so daß gegebenenfalls die Parallelschaltung . eines Widerstandszweiges zweckmäßig ist, der allenfalls eine stets definierte, konstante Ausgangsspannung des Ladekondensators bewirkt. Bei einem Aufbau des Integrators mit einem als Integrator geschalteten Operationsverstärker wird durch den parallelen Widerstandszweig bewirkt, daß für die Zeit der Integration eine Umschaltung vom Verstärkerbetrieb in den Integrationsbetrieb erfolgt. Zweckmäßigerweise wird die Schaltung des Parallelzweiges mit einem elektronischen Glied vorgenommen.

Für die Steuerung der Belichtungszeit fotografischer Systeme in Abhängigkeit von der Papierempfindlichkeit und der Lichtintensität ist es zweckmäßig, daß für einen Lichtintensitätsbereich von vier Dekaden, nämlich von 0.1 bis 1000 Lux. je nach der Lichtintensität bis 9999 Meßtaktimpulse in einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler mit vier Dekaden eingelesen werden und daß auch der Digitalspeicher, der Datenselektor, die Digitalanzeige und der Vorwahlschalter vier Dekaden aufweisen. Die genannten vier Dekaden der Lichtintensität sind mit einer geeigneten Meßzelle, die vorzugsweise im Fotoelement-Betrieb eingesetzt wird, ohne weiteres überstreichbar, so daß zur ausreichenden Digitalisierung während der relativ kurzen Meßzeit bis zu 9999 Impulse gespeichert werden müssen. Die dekadische Aufteilung der einzelnen Digitalglieder ermöglicht dabei eine einfachere Übersichtlichkeit und insbesondere eine klarere Darstellung des Digitalwertes. Dabei ist es möglich, daß die Meßtaktfrequenz etwa 10 kHz oder mehr, beispielsweise 20 kHz, und die Zeittaktfrequenz etwa 10 Hz betragen. Die große Meßtaktfrequenz ermöglicht ein sehr schnelles Einlesen der Meßtaktimpulse beispielsweise innerhalb einer Zählzeit von 1 Sek. Demgegenüber ermöglicht die Zeittaktfrequenz von

ίο

10 Hz eine Zeitanzeige bzw. Zeitsteuerung in Stufen von 0,1 bis 999 Sekunden. Sofern derartig große Belichtungszeiten nicht erforderlich sind, kann selbstverständlich auch eine größere Zeittaktfrequenz verwendet werden.

Günstig ist es in jedem Fall, wenn eine als Fotoelement geschaltete Lichtmeßzelle mit im Lichtintensitätsbereich von 1 bis 1000 Lux der Lichtintensität proportionalen Kurzschlußströmen vorgesehen ist und die Ströme in proportionale Eingangsspannungen für den Integrator umgewandelt werden. Die Proportionalität der Kurzschlußströme sollte so exakt wie möglich sein, da eventuelle Ungenauigkeiten unmittelbar in die gemessene Belichtungszeit eingehen. Die Umwandlung der Kurzschlußströme kann in einfacher Weise durch Zusammenschaltung der Meßzelle, die im Fotoelement Betrieb keine externe Versorgungsspannung benötigt, mit einem Operationsverstärker zu sehr exakt proportionalen Eingangsspannungen für den Integrator durchgeführt werden.

Die elektronischen Schaltkreisglieder können in bekannter Weise weitgehend als integrierte Bausteine ausgebildet sein. Diese ermöglichen eine Verkleinerung der Gesamtschaltung und überdies eine Verringerung der Störanfälligkeit, wobei ohnehin beispielsweise temperaturabhängige Fehlereinflüsse praktisch nur im Analog- bzw. Meßteil der Vorrichtung auftreten könnten, während der digitale Teil bei entsprechender Auslegung völlig frei von derartigen Fehlern ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich in sehr günstiger Weise zur Bestimmung der Belichtungszeit und zur Verwendung derselben für nachfolgende, beliebig oft wiederholbare Steuerungsvorgänge. Mit einem abgewandelten Sägezahnverschlüßler wird in einem einzigen Arbeitsgang in störungsanfälliger Weise eine Berücksichtigung aller wesentlicher Parameter vorgenommen, wobei das Meßresultat bzw. Rechnungsergebnis bereits in Form eines leicht digitalisierbaren Zeitintervalls vorliegt. Die erfindungsgemäße Belichtungszeitbestimmung ermöglicht beliebig oft wiederholbare Steuerungsvorgänge ohne notwendige Wiederholung des Meßvorgangs, wobei ferner jederzeit ohne Zerstörung des Digitalinhalts eine manuelle Eingabe möglich ist.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäCen Vorrichtung und

F i g. 2 eine detailliertere Darstellung vor allem des Analogteils einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Gemäß F i g. 1 wird eine Lichtmeßzelle als Fotoelement 10 betrieben, wobei der Kurzschlußstrom einem Analog-Konverter 12 zugeführt wird, der eine Umwandlung des von der Lichtintensität abhängigen Kurzschluß- bzw. Meßstromes Im in eine proportionale Meßspannung Um vornimmt Diese wird über eine Leitung 14 einem Invertier-Verstärker 16 zugeführt, an dessen Ausgang die negative Meßspannung Um erscheint Die invertierte Meßspannung liegt über eine Leitung 18 am Eingang eines symbolisiert dargestellten elektronischen Schdters 20, der von einem Schalter für den Meßvorgang über eine Schaltleitung steuerbar ist

Der Ausgang des elektronischen Schalters 20 führt zum Eingang eines Integrators 26, dessen Ausgangsspannung an einer Leitung 28 sägezahnförmig ist wobei die Steilheit der Sägezahnspannung proportional zur Größe der Meßspannung ist. Über die Leitung 28 wird die Sägezahnspannung einem ersten Eingang Xi eines ersten Komparators 30 sowie einem ersten Eingang X1 eines zweiten Komparators 32 zugeführt. Die zweiten Eingänge X2 der Komparatoren 30, 32 liegen an Referenzspannungen, und zwar der Komparator 30 an Masse bzw. einer Nullspannung und der Komparator 32 an einer einstellbaren und die Papierkonstante des • jeweils verwendeten Fotopapiers wiedergebenden ίο Referenzspannung Up gemäß den obigen Gleichungen (2) und (3). Die als Differenzverstärker ausgebildeten Komparatoren 30, 32 erzeugen an ihren Ausgängen Impulsflanken, sobald die Sägezahnspannung an der Leitung 28 die Nullspannung des Komparators 30 bzw. '5 die Vergleichsspannung des Komparators 32 überschreitet.

Die Impulsflanken der Komparatoren 30, 32 werden jeweils in nachgeschalteten Differenziergliedern 34, 36 zu exakten Schaltimpulsen bzw. Schaltspitzen umgewandelt, die ihrerseits zur Steuerung eines nachgeschalteten Zeit-Flipflops 42 dienen. Dieses besteht aus zwei Nand-Gattern 38,40, wobei jeweils ein Eingang 1 bzw. 2 mit dem Ausgang des zugeordneten Differenziergliedes 34 bzw. 36 verbunden ist, während die übrigen Eingänge 2 bzw. 1 der Nand-Gatter 38, 40 jeweils mit dem Ausgang des anderen Nand-Gatters 40 bzw. 38 verbunden sind. Hierdurch wird das Zeit-Flipflop 42 gebildet, wobei am Ausgang des Nand-Gatters 38 ein Zeittakt- bzw. Torimpuls entsteht, dessen Länge der }o Größe des zu bestimmenden Quotientenwertes bzw. der Belichtungszeit fs proportional ist.

Der Torimpuls wird über eine Leitung 44 an einen

Eingang eines Meßtakttores bzw. Und-Gatters 48 gelegt, dessen anderer Eingang am Ausgang eines Meßtaktgenerators von beispielsweise 10 oder 2OkHz Hegt.

Während des Auftretens des Torimpulses, also während der zur Belichtungszeit proportionaler Meßgröße, wird der Meßtakt auf dem Meßtaktgeneraior 50 über das Und-Gatter 48 sowie ein nachgeschaltetes Oder-Gatter 52 an einen Clock-Eingang c7 eines Vorwärts-Rückwärts-Zählers 54 gegeben, der vier Dekaden aufweist, über einen Anschluß V in den Vorwärtsbetrieb und über einen Anschluß R in den Rückwärtsbetrieb schaltbar ist, während ein AnschluG ZS ein Setzen des Zählers ermöglicht. Der Inhalt des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 54 kann über einen Ausgang A sowie über eine Leitungsanordnung 56 ar einen Digitalspeicher 58 mit vier Dekaden, eine Digitalanzeige 60, deren vier Dekaden im Multiple) betrieben werden, und an einen Nullwert-Dekodierer 6i bzw. einen »0000«-Dekodierer weitergegeben werden Entsprechend der vier Dekaden, für die jeweils ein« Zählung von 0 bis 9 erforderlich ist sind insgesam sechzehn Leitungen der Leitungsanordnung 56 erfor derlich.

Am Ende des Torimpulses enthält der Digitalspeichel 58 vom Ausgang des Differenzierers 36 an seinen Anschluß SP einen Speicherbefehl, der eine Übernahm« des im Vorwärts-Rückwärts-Zähler 54 entsprechenc dem jeweiligen Quotienten gespeicherten Digitalwert: in den Digitalspeicher 58 veranlaßt, ehe ein Rücktaktei des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 54 für die Belichtungs zeitsteuerung erfolgt

Wenn ein Betriebswahlschalter 64 auf Automatik-Be trieb steht führt die Beeinflussung einer nachgeschalte ten Starteinheit 66, die beispielsweise als Zeitschalte bzw. Flipflop mit externer Rückstellung vom Ausganj

des Nullwert-Dekodierers 62 ausgebildet sein kann, zu einem Torimpuls auf einer Leitung 68, die mit einem Eingang des Nullwert-Dekodierers 62, mit dem Rückwärts-Anschluß R des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 54 sowie mit einem Eingang eines Zeittakttors oder Und-Gatters 70 verbunden ist. Demgemäß werden beim Starten der Starteinheit 66 die Nullwertdekodierung vorbereitet, die Umstellung des Zählers auf Rückwärtszählen veranlaßt und das Und-Gatter 70 für einen Zeittaktgenerator 72 geöffnet, der an einem zweiten Eingang des Und-Gatters 70 liegt. Gemäß Darstellung wird ein Zeittakt von 10 Hz verwendet, der aus einer durch Doppelweggleichrichtung einer 50 Hz Wechselspannung erhaltenen 100 Hz Wechselspannung mittels entsprechender Teilung abgeleitet wird. Der Ausgang des Und-Gatters 70 wird über einen weiteren Eingang des Oder-Gatters 52 an den Clock-Eingang el des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 54 gelegt. Somit erfolgt ein Rücktakten des Zählers in O,l-Sek.-Schritten, wobei eine Unterbrechung des Rücktaktens sofort vorgenommen wird, wenn der Digitalinhalt des Zählers durch den Nullwert-Dekodierer 62 als »oooo«-Information erkannt wird. In diesem Fall wird die Starteinheit 66 zurückgeschaltet, während der Digitalinhalt des Digitalspeichers 58, der dem vorherigen Quotientenwert entspricht, durch Signalbeeinflussung des ZS-Anschlusses über einen nachgeschalteten Datenselektor in einen Eingang fdes Vorwärts-Rückwärts-Zählers 54 eingelesen wird.

Die Zeitdauer des Rücktaktens hängt demnach vom Digitalinhalt des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 54 ab und dient unmittelbar zur Steuerung der Belichtungszeit eines nicht dargestellten fotografischen Geräts. Die Steuerung kann auch unmittelbar aus dem Betriebszustand der Starteinheit 66 gewonnen werden.

Wenn der Betriebswahlschalter 64 auf seine Stellung für einen manuellen Betrieb umgeschaltet wird, erfolgt vorzugsweise sofort in nicht näher dargestellter Weise ein erneutes Setzen des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 54 auf einen manuellen Eingabewert, der an einem Vorwahlschalter 76 bzw, an einem entsprechenden Schalterfeid mit vier Dekaden eingestellt wird. Dieses Schalterfeld liegt an einem weiteren Eingang des Datenselektors 74, der in der dargestellten Ausführungsform nach Betätigen der Starteinheit 66 über einen Anschluß Sman auf den manuell eingegebenen Zeitwert durchgeschaltet wird. Je nach der genauen Schaltungsausführung wird der manuelle Zeiteingabewert demnach sofort in den Vorwärts-Rückwärts-Zähler 54 eingegeben, so daß die Einleitung des Rücktaktens mit der Zeitfrequenz zu einer Belichtungssteuerung entsprechend der manuellen Zeiteingabe führt. Vorzugsweise erfolgt nach Ansprechen des Nullwert-Dekodierers 62 ein Abschalten der Starteinheit 66 und ein gleichzeitiges Einspeichern des alten Digitalinhaltes des Digitalspeichers 58 in den Vorwärts-Rückwärts-Zähler 54.

Nach Betätigen des Schalters 22 für den Meßvorgang wird der elektronische Schalter 20 durchgeschaltet, so daß die eingangsseitige und von der Lichtintensität abhängige Meßspannung zum Eingang des Integrators 26 geführt wird. Gleichzeitig erfolgt eine Beeinflussung des V-Anschlusses des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 54, so daß dieser in den Vorwärtsbetrieb geschaltet wird. Nach erfolgter Signalverarbeitung in den Komparatoren 30, 32 und nach Erhalt des Torimpu'.ses auf der Leitung 44 kann der Meßtakt während der Zeitdauer d.is Torimpulses in den Vorwärts-Rückwärts-Zähler 54

eingetaktet werden, so daß der schließlich darin befindliche Vier-Dekaden-Wert ein Maß für den zu bestimmenden Quotienten darstellt. Während dieser beschriebene Meßvorgang sehr schnell erfolgt, muß das Rücktakten des Zählers entsprechend der tatsächlichen Belichtungszeit mit einem kleineren Takt, beispielsweise in O.l-Sek.-Schritten, erfolgen. Der Zeitvorgang des Rücktaktens bis zum Digitalinhalt »oooo«, der vom Nullwert-Dekodierer 62 erfaßt wird, kann direkt oder indirekt zur Belichtungszeitsteuerung benutzt werden. Da der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 54 je nach dem Quotienten 1 bis 9999 Impulse aufnimmt, die in O,l-Sek.-Schritten zurückgetaktet werden, ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Belichtungszeit im Bereich von 0,1 bis 999 Sek. möglich.

In Fig. 2 ist ein Teil der eingangsseitigen Analogschaltung, die aus integrierten Bauelementen besteht, in detaillierterer Weise dargestellt. Als Lichtmeßzelle 10 wird im vorliegenden Fall eine Meßzelle vom Typ BPW 21 verwendet, die im Fotoelement-Betrieb eingesetzt wird und eine Kurzschluß-Fotoempfindlichkeit von 7 nA/lx aufweist. Dieser von der Beleuchtungsstärke abhängige Kurzschlußstrom ist über den gesamten erwünschten Bereich von 0,1 bis 1000 Ix streng proportional, so daß eine einwandfreie Messung über vier Dekaden möglich ist. Die Meßzelle 10 liegt an den Eingängen + und — des Analog-Konverters in Form eines Operationsverstärkers 12. Um am Ausgang auf der Leitung 14 eine Meßspannung Um von 1,4 mV bei 0.1 Ix und von 14 V bei 1000 Ix zu erhalten, müssen die Widerstände R 1 und R 2 jeweils \0^b Ohm aufweisen. Wegen der Wichtigkeit einer exakten Meßspannung sollten diese beiden Widerstände möglichst genau sein und beispielsweise eine Genauigkeit von 1% aufweisen. Der lnvertier-Verstärker 16 ist ebenfalls ein Operationsverstärker, dessen Ausgangsspannung an der Leitung 18 über den nur angedeuteten elektronischen Schalter 20 zu einem ebenfalls sehr genauen Integrationswiderstand Ri geführt wird, der am invertierter. Eingang — des Integrators 26 in Form eines entsprechend geschalteten Operationsverstärkers liegt. Der invertierende Eingang führt ferner über einen möglichst genauen Integrationskondensator Π zum Ausgang des Operationsverstärkers. Parallel zum integrationskondensator Cl liegt eine Schalteinheil 100, die bei unterbrochenem Meßvorgang über einen symbolisch dargestellten elektronischen Schalter einer Widerstand parallel zum Lackkondensator Cl legt. Be Schließung des elektronischen Schalters 20 wird du Schalteinheit 100 über einen Anschluß R beeinflußt wobei der elektronische Schalter der Schaheinheit 10< geöffnet wird, so daß ein exakter Integrationsvorganj eingeleitet werden kann.

Die Komparatoren 30, 32 stellen jeweils Operations verstärker dar, von denen der eine mit seinem nich invertierenden Eingang + an Masse bzw. eine Nullspannung liegt, während der entsprechende Ein gang des Komparators 32 mit einer Referenzspan nuiigsquelle 98 bzw. einem veränderbaren Spannung« teiler verbunden ist, der an einer Konstantspannun liegt.

Bereits ab den Komperatoren 30, 32 erfolgt ein digitale Weiterverarbeitung zunächst in den Differei ziergliedern 34, 36 und dann im Zeit-Flipflop 42, ui schließlich zu dem Torimpuis auf der Leitung 44 2 gelangen, dessen Länge proportional zur Belichtung zeit ist

Die beiden Differenzierer 34,36 weisen im vorliege!

den Ausführungsbeispiel jeweils am Eingang ein Nand-Gatter 90 bzw. 94 auf, a^ dessen Ausgang sich ein Kondensator C2 bzw. C3 anschließ', Der Ausgang dieses Kondensator", liegt einerseits über einem Widerstand A4 bzw. R 5 an Masse und andererseits am Eingang eines weiteren Nand-Gatters 92 bzw. 96. Die Ausgänge dieser Nand-Gatter 92. 96 sind mit den entsprechenden Eingängen 1 bzw. 2 der Nand-Gatter 38 bzw. 40 des Zeit-Flipflops 42 verbunden. Ferner sind die genannten Ausgänge zu einem weiteren Eingang des ι ο jeweils eingangsseitigen Nand-Gatters 90 bzw. 94 zurückgeführt. Im unbeeinflußten Zustand der Differenzierglieder 34,36 liegt an deren Ausgängen jeweils eine logische »1«, da die Nand-Gatter 92, 96 über die Widerstände R 4, R 5 an Masse bzw. einer logischen »0« ι s liegen. Damit sind im Normalzustand die eingangsseitigen Nand-Gatter 90, 94 durchgeschaltet, während die ausgangsseitigen Nand-Gatter 92,96 gesperrt sind. Erst bei Auftreten der negativen Flanken an den Ausgängen der Komparatoren 30, 32 werden die Nand-Gatter 90. 94 gesperrt und die ausgangsseitigen Nand-Gatter 92, 96 kurzzeitig entsprechend der Ladezeitkonstanten C2 · A4 und C3 · R5 durchgeschaltet, so daß an den Eingängen des Zeit-Flipflops 42 kurzzeitige Schaltimpulse auftreten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die sich vorzüglich zur Belichtungszeitbestimmung und -steuerung eignet, läßt vielfältige Schaltungsabwandlungen zu, wobei' es jedoch wichtig ist, daß der analoge Meßeingangsteil mit einem abgewandelten Sägezahn verschlüßler einen Torimpuls erzeugt, dessen Länge genau dem Quotienten der fotometrischen Formel entspricht bzw. dem sich hieraus ergebenden Wert proportional ist. Dieser Torimpuls kann in hervorragender Weise zur unmittelbaren Digitalisierung mit einem höherfrequenten Taktgenerator benutzt werden, dessen Taktimpulse während der Zeitdauer des Torimpulses in den Vorwärts-Rückwärts-Zähler eingelesen werder. Der letztere wird bei der späteren Belichtungszeitsteuerung mit einem niederfrequenteren Zeittakt zurückgetaktet, wobei beim Erreichen des Nullwertes eine automatische Neueinspeicherung des alten Digitalwertes möglich ist. Auf diese Weise kann eine Belichtungszeitsteuerung mit dem stets vorhandenen Digitalwert beliebig oft durchgeführt werden, was dann von Vorteil ist, wenn der fotometrische Formelinhalt bzw. der Quotientenwert konstant bleibt. Ferner ist auch stets eine schnelle manuelle Belichtungszeiteingabe möglich, ohne daß der gemessene und gespeicherte Belichtungszeitwert verlorengeht.

Hierzu 2 BIaH Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur automatischen Bestimmung und Steuerung der Belichtungszeit reprofotografischer Geräte in Abhängigkeit des Quotienten aus einer die Papierempfindlichkeit charakterisierenden Große und einer der Lichtintensität proportionalen Größe, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise ein Analogteil, bestehend aus einem elektrischen Integrator (26) mit konstanten Integrationsgliedern (R3, Cl), an dessen Eingang eine nennerproportionale Spannung anliegt und einem Komparator (32), an dessen einem Eingang die Ausgangsspannung des Integrators und an dessen anderem Eingang tine die Papierempfindlichkeit charakterisierende Referenzspannung anliegt, vorgesehen sind, daß eine Torschaltung (43), die von dem Ausgang des Komparator gesteuert wird, und ein Meßtaktgenerator (50) vorgesehen sind, dessen Ausgangssignal über diese Torschaltung einem Zähler (54) zugeführt wird, dessen Zählerinhalt die dem Quotienten bzw. der Belichtungszeit proportionale Größe darstellt, daß der Zähler (54) ein Vorwärts-Rückwärts-Zähler ist, der das Ausgangssignal des Meßtaktgenerators (50) mit hoher Taktfrequenz im Vorwärtsbetrieb zählt, und daß ein Zeittaktgenerator (72) mit niedriger Taktfrequenz über eine weitere Torschaltung (70) nach Beendigung des Meßvorgangs an den Zähleingang des auf Rückwärtsbetrieb geschalteten Zählers (54) anschließbar ist, wobei die Zeitdauer des Rücktaktens des Zählers zur Belichtungssteuerung dient.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Integrators (26) auch mit einem Eingang eines zweiten Komparators (30) verbunden ist, dessen anderer Eingang mit einer bestimmten Referenzspannung verbunden ist, wobei die zählerproportionale Referenzspannung um diese bestimmte Referenzspannung vergrößert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmte Referenzspannung die Spannung Null ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Kotnparatoren (30,32) über Differenzierglieder (34 bzw. 36) mit einem Zeit-Flipflop (42) verbunden sind, dessen Ausgangsimpuls der Torschaltung (48) zugeführt wird.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Digitalausgang (A)dts Vorwärts-Rückwärts-Zählers (54) mit den Eingängen eines Digitalspeichers (58), einer Digitalanzeige (60) und eines Nullwert-Dekodierers (62) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der das Ende des Torimpulses des Flipflop (42) bestimmende Ausgangsimpuls des dem ersten Komparator (32) nachgeschalteten Differenzierglliedes (36) als Speicherbefehl dem Digitalspeicher (58) zugeführt wird.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine selbsthaltende Starteinheit (66) für den Automatikbetrieb vorgesehen ist, durch deren Betätigung eine «ufsteuernde Spannung an die Torschaltung (70) des Zeittaktgenerators (72) angelegt und der Vonvärts-Rückwärts-Zähler (54) auf Rückwärtsbetrieb umge-

schaltet wird, daß der auf das Ende des Rücktaktens ansprechende Nullwert-Dekodierer (62) die Starteinheit (66) abschaltet und das Einlesen des gespeicherten Digitaiwerts vom Digitalspeicher (58) über einen ersten Eingang eines nachgeschalteten Datenselektors (74) in einen Eingang (E) des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (54) startet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenselektor (74) einen zweiten Eingang mit einem Vorwahischalter (76) für eine manuelle Zeiteingabe aufweist und daß der zweite Eingang durch Umschalten eines Betriebswahlschalters (64) für den manuellen Betrieb auf den Eingang (E) des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (54) durchgeschaltet und der letztere auf die manuelle Zeiteingabe gesetzt wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Setzen auf die manuelle Zeiteingabe erst nach erneutem Rücktakten des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (54) durch den Ausgang des Nullwertdekodierers (62) erfolge

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Setzen auf die manuelle Zeiteingabe unmittelbar bei Umschalten des Be triebswahlschalters (64) erfolgt und daß der Datenselektor (74) nach erfolgtem Rücktasten des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (54) automatisch wieder auf den Digitalspeicher (58) umgeschaltet wird.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Ladekondensator (C \) des Integrators (26) ein Kurzschluß- oder Widerstandszweig einer Schaheinheit (100) geschaltet ist, die diesen während des Meßvorgangs unterbricht und nach Ablauf des Torimpulses den Integrationsvorgang beendet.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Lichtintensitätsbereich von vier Dekaden, nämlich von 0,1 bis 1000 Lux, je nach der Lichtintensität 1 bis 9999 Meßtaktimpulse in einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler (54) mit vier Dekaden eingelesen werden und daß auch der Digitalspeicher (58), der Datenselektor (74), die Digitalanzeige (60) und der Vorwahlschalter (76) vier Dekaden aufweisen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßtaktfrequenz etwa 1OkHz oder mehr, beispielsweise 2OkHz, und die Zeittaktfrequenz etwa 10 Hz betragen.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine als Fotoelement geschaltete Lichtmeßzelle (10) mit im Lichtintensitätsbereich von 1 bis 1000 Lux der Lichtintensität proportionalen Kurzschlußströmen vorgesehen ist, und daß die Ströme in proportionale Eingangsspannungen für den Integrator (26) umgewandelt werden.