DE2417856C3 - Schaltungsanordnung zur Messung der Helligkeit und der Entfernung eines Objekts - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Messung der Helligkeit und der Entfernung eines Objekts

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DE2417856C3
DE2417856C3 DE19742417856 DE2417856A DE2417856C3 DE 2417856 C3 DE2417856 C3 DE 2417856C3 DE 19742417856 DE19742417856 DE 19742417856 DE 2417856 A DE2417856 A DE 2417856A DE 2417856 C3 DE2417856 C3 DE 2417856C3
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/4228Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors arrangements with two or more detectors, e.g. for sensitivity compensation
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B7/00Control of exposure by setting shutters, diaphragms or filters, separately or conjointly
    • G03B7/08Control effected solely on the basis of the response, to the intensity of the light received by the camera, of a built-in light-sensitive device
    • G03B7/081Analogue circuits

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  • Exposure Control For Cameras (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Messung der Helligkeit und der Entfernung eines unter anderem mit Infrarot-Wechsellicht beleuchteten Objekts.
In der US-PS 36 78 826 ist bereits eine Belichtungs-Meßschaitung mit einem Fotoelement und einem mit diesem in Reihe geschalteten Fotowiderstand beschrieben, dessen Ausgangssignale der Menge des auf ihn auffallenden Lichtes entsprechen. Diese Schaltung erlaubt jedoch nur eine Helligkeitsmessung und keine Entfernungsmessung.
In der DE-OS 23 17 785 wird ferner eine Schaltungsanordnung zur fotometrischen Darstellung von Lichtintensitätswerten vorgeschlagen, die einen Operationsverstärker verwendet, zwischen dessen Eingangsklemmen ein Fotoelement geschaltet ist. Auch diese Schaltung eignet sich nur zur Helligkeitsmessung.
Aus der DE-OS 21 26 178 ist eine Anordnung zur Entfernungseinstellung eines optischen Systems bekannt, bei der zwei nebeneinanderliegende Fotoelemente über einen total reflektierenden Spiegel mit dem vom Objekt reflektierten Licht bestrahlt werden. Der total reflektierende Spiegel ist mit der Aufnahmeoptik gekoppelt. Liegt keine exakte Enlfernungseinstellung der Optik vor, wird das vom total reflektierenden Spiegel empfangene Lichtbündel derart auf die beiden Fotoelemente geworfen, daß die auf diese Fotoelemente auffallende Intensität des Lichts unterschiedlich groß ist und demzufolge die beiden Fotoelemente unterschiedliche Ausgangssignale erzeugen. Die exakte Entfernungseinstellung des optischen Systems ist dann erreicht, wenn der total reflektierende Spiegel so verstellt ist, daß die Intensität des auf die beiden Fotoelemente auffallenden Lichts gleichmäßig ist und demzufolge die beiden Fotoelemente gleiche Ausgangssignale erzeugen. Die Verstellung des total reflektieren- &> den Spiegels ist mit der Bewegung des optischen Systems gekuppelt. Diese bekannte Anordnung ermöglicht zwar eine Entfernungsmessung und eine Entfernungseinstellung des optischen Systems, jedoch kann keine Belichtungsmessung ausgeführt werden.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die neben einer in einem großen Bereich linearen Anzeige der Objekthelligkeit auch eine Entfernungsmessung ermöglicht
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs gelöst.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert Es zeigen
F i g. 1 eine Serienschaltung eines Fotoelements mit einem Fotowiderstand,
Fig.2 die Fotostrom-Charakteristik der Schaltung nach Fig. 1,
Fig.3 das Prinzipschaltbild der gesamten Schaltungsanordnung zur Messung der Helligkeit und der Entfernung eines Objekts, und
F ig. 4 und 5 die praktische Anordnung der Fotoelemente und Fotowiderstände.
Bei der in F i g. 1 dargestellten Schaltung sind eine Batterie 1, ein Fotoelement 2, das beispielsweise eine Fotodiode aus Silizium sein kann, ein Fotowiderstand 3, der beispielsweise aus CdS oder CdSe bestehen kann, sowie ein Amperemeter 4 vorgesehen, das parallel zu dem Fotowiderstand angeschlossen ist
Im folgenden wird die Arbeitsweise dieser Schaltung näher erläutert. Wenn eine bestimmte Lichtintensität vorhanden ist, hat der Fotowiderstand 3 einen Widerstand, der der auffallenden Lichtintensität entspricht während das Fotoelement 2 eine Spannung erzeugt, die der auffallenden Lichtintensität entspricht Wenn die auffallende Lichtintensität Ei beträgt, ändert sich der Stromwert des Amperemeters 4 linear mit der Lichtintensität wie durch den Kurventeil a-b in Fig. 2 dargestellt ist In Fig.2 ist der Fotostrom in Abhängigkeit von der Lichtintensität in einer doppelt logarithmischen Darstellung eingetragen. Bei einer Lichtintensität E,a hat der Fotowiderstand 3 den Widerstand Rp0. Wenn ein Widerstand mit diesem Widerstandswert als Arbeitswiderstand des Fotoelements 2 angeschlossen ist, erreicht der Fotostrom eine Sättigung oberhalb der Lichtintensität E,„ die durch die Kurve 1 dargestellt ist, so daß die Ausgangscharakteristik nicht linear würde. Wenn jedoch die Lichtintensität den Betrag Ei1 überschreitet, wird der Widerstand des Fotowiderstands 3 entsprechend der auffallenden Lichtintensität verringert, so daß die Ausgangscharakteristik nicht entsprechend der der Kurve 1, sondern entsprechend der Kurve 2 geändert wird. Deshalb ergibt sich eine lineare Ausgangscharakteristik b-c. Wenn der Widerstand des Widerstands 3 im Bereich £>a — £ja noch kleiner wird, ändert sich der Fotostrom ebenfalls linear, wie durch die Kurve c-</dargestellt ist.
Obwohl Fig. 2 den Fall nicht zeigt, wenn die Lichtintensität größer als Ej1 ist, wird auch dann die Ausgangscharakteristik aus dem oben genannten Grund nicht gesättigt, so daß sich ebenfalls ein linearer Verlauf ergibt.
F i g. 3 zeigt ein Gesamtschaltbild der Anordnung zur Messung der Helligkeit und der Entfernung eines Objektes mit Operationsverstärkern 68, 69. Die Fotoelemente 5,6 sind zwischen den invertierenden und den nicht invertierenden Eingängen der Operationsverstärker 68, 69 angeschlossen, während die Fotowiderstände 7, 8 an die Rückkopplungsschaltung der Verstärker 68, 69 angeschlossen sind. Beispielsweise finden Silizium-Fotodioden Verwendung, um das Infrarotlicht nachzuweisen, das von dem Objekt reflektiert wird, während Fotowiderstände aus CdS benutzt werden, um die Objekthelligkeit nachzuweisen. Das Ausgangssignal der Operationsverstärker wird in einen Ausgang 1, bei dem die Gleichstromkomponenten
durch Kondensatoren 11, 12 abgeblockt sind, und in einen Ausgang 2 unterteilt, welcher die Gleichstromkomponente enthält, so daß eine Entfernungsinformation Ober den Ausgang 1 erhalten wird. Eine Information über die Objekthelligkeit wird dagegen über den Ausgang 2 erhalten. Deshalb kann mit der Schaltungsanordnung nach F i g. 3 eine automatische Entfernungseinstellung und eine automatische Belichtungssteuerung etc. einer Kamera erfolgen.
Wie bereits in Verbindung mit F i g. 2 erläutert wurde, in der der Logarithmus des Fotostroms in Abhängigkeit von dem Logarithmus der auffallenden Lichtintensität aufgetragen ist, wird bei der beschriebenen Schaltungsanordnung der lineare Bereich wesentlich vergrößert, indem der Fotowiderstand als Arbeitswiderstand eines Fotoelements Verwendung findet
F i g. 4a, 4b und 5 zeigen in schematischen Darstellungen eine Optik, die in Verbindung mit der beschriebenen Schaltungsanordnung Anwendung Finden kann. F i g. 4a zeigt die Anordnung der beiden Fotowiderstände in derselben Ebene, während F i g. 5 eine Anordnung zeigt, bei der ein Strahlenteiler Verwendung findet und die Fotoelemente und Fotowiderstände rechtwinklig zueinander versetzt sind.
In Fig.4a ist ein Linsensystem 67 vor den in Fig.4b bezeichneten Fotoelementen 5, 6 und Fotowiderständen 7, 8 vorgesehen, die gegeneinander elektrisch isoliert sind. Y ist ein Objekt und P ein Infrarotpunkt, der von einem nicht dargestellten Projektor auf das Objekt projiziert wird. Y' ist eine Abbildung des Objekts Y in der Ebene der Fotoelemente und der Fotowiderstände. P' ist eine Abbildung des Infrarotpunkts P.
Wie aus der Vorderansicht in Fig.4b ersichtlich ist, besteht der kreisförmige und in zwei Teile unterteilte zentrale Bereich aus den beiden Fotoelementen 5,6, die von entsprechend unterteilten Fotowiderständen 7, 8 i'mgeben sind. Diese voneinander isolierten Bauelemenf sind in einer solchen Größe vorgesehen, daß auf beide t . ausreichende Lichtmenge auffällt
Bei dem in F i g. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Strahlenteiler BS zwischen dem Linsensystem 67 und den Fotoelementen 5,6 und den Fotowiderständen 7,8 angeordnet, um zwei entsprechende Strahlengänge hervorzurufen. Die Abbildungen liegen in gleicher Entfernung zu dem Strahlenteiler BS.
Wenn von dem Objekt reflektiertes Licht auf die fotoelektronischen Bauelemente 5 bis 8 auffällt, tritt ein Fotostrom zwischen den Ausgangsanschlüssen auf, welcher der auffallenden Lichtintensität entspricht. Dieser Fotostrom ändert sich in Abhängigkeit von der Lichtintensität, wie in F i g. 2 dargestellt ist. Das auf das Objekt projizierte Infrarotlicht wird von diesem reflektiert und gelangt durch das Linsensystem 67 in F i g. 4a auf die fotoelektronischen Bauelemente 5 bis 8. Da die Fotowiderstände 7, 8 nicht auf Infrarotlicht ansprechen, wird dessen Intensität durch die Fotoelemente 5, 6 nachgewiesen. Deshalb entspricht die Stromstärke zwischen den Ausgangsanschlüssen der Menge des sichtbaren Lichts und der Menge des Infrarotlichts. Dieser Strom gelangt durch die Kondensatoren 11, 12 zum Abblocken der Gleichstromkomponenten hindurch.
Wenn das einzustellende Linsensystem nicht fokussiert ist, so ist die intensität des auf die Fotoelemente 5, 6 auffallenden Infrarotlichts, wie aus der DT-OS 21 26 178 ersichtlich ist, unterschiedlich.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Schaltungsanordnung zur Messung der Helligkeit und der Entfernung eines unter anderem mit Infrarot-WechselHcht beleuchteten Objekts, gekennzeichnet durch zwei auf sichtbares und Infrarotlicht ansprechende Fotoelemente (5 bzw. 6), deren lichtempfindliche Oberflächen aneinander angrenzende Teilbereiche einer Bildebene des Objekts einnehmen, zwei jeweils durch einen nur auf sichtbares Licht ansprechenden Fotowiderstand (7 bzw. 8) rückgekoppelte Operationsverstärker (68 bzw. 69), zwischen deren Eingangsklemmen jeweils eines der Fotoelemente (5 bzw. 6) angeschlossen ist und deren Ausgänge über Kondensatoren (U, 12) an ein erstes Ausgangsklemmenpaar (1) gelegt sind, an dem ein die Entfernung repräsentierendes Signal abgreifbar ist, sowie direkt an ein zweites Ausgangsklenimenpaar (2), an dem ein die Objekthelligkeit repräsentierendes Signal abgreifbar ist.
    <5
DE19742417856 1973-04-11 1974-04-11 Schaltungsanordnung zur Messung der Helligkeit und der Entfernung eines Objekts Expired DE2417856C3 (de)

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DE2417856B2 DE2417856B2 (de) 1977-11-03
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