DE2417999B2 - Vorrichtung zur messung der objekthelligkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung der Objekthelligkeit und Steuern der Beiichtung in einer Kamera mit einem fotoelektrischen Wandler, der ein die auftretende Objekthelligkeit angebendes erstes Analogsignal erzeugt, einem Zähler, einem Digital-Analog-Wandler zum Erzeugen eines den Zählerstand des Zählers angebenden zweiten Analogsignals und einer Einrichtung zum schrittweisen Weiterzählen des Zählers, wenn eine Differenz zwischen erstem und zweitem Analogsignal auftritt.

Vorrichtungen zur Messung der Helligkeit, die in Kameras angeordnet sind, verwenden zur Anzeige der zu steuernden Belichtungsfaktoren, beispielsweise der Verschlußgeschwindigkeit, Amperemeter, um dem Photographen während der Aufnahme den Belichtungsfaktor anzuzeigen. Derartige Amperemeter können leicht durch Stöße beschädigt werden und müssen vergleichsweise groß sein, um gute Ansprecheigenscha^ften zu haben.

Zur .Vermeidung dieser Nachteile sowie zur Verbesserung der Zuverlässigkeit und der visuellen Anzeige wurde bereits vorgeschlagen, lichtemittierende Dioden, Flüssigkristalle oder andere digitale Anzeigeelemente, wie z. B. Belichtungsfaktor-Anzeigen, zu benützen. Um derartige digitale Anzeigeelemente in einer Kamera-Meßanordnung verwenden zu können, wurden zwei Verfahren vorgeschlagen. Bei dem einen Verfahren wird ein die Lichtstärke und andere Faktoren darstellendes Analog-Signal an einen gemeinsamen Eingang einer Vielzahl von Schmitt-Trigger-Schaltungen angelegt, die unterschiedliche Schwellenspannungen haben, wobei üie Zustände der Schmitt-Trigger-Schaltungen durch die Digital-Anzeigeelemente wiedergegeben werden. Bei dem anderen, z. B. aus der US-PS 37 03 130 bekannten Verfahren werden von einem Impulsgenerator erzeugte Impulse von einer Zählschaltung gezählt, und es wird ein der Impulszahl entsprechendes Analog-Signal mit einem Analog-Signal verglichen, welches die Lichtstärke und andere Faktoren repräsentiert. Wenn die beiden Analog-Signale ein vorbestimmtes Verhältnis annehmen, wird die Zählung unterbrechen und die Zahl der gezählten Impulse von den digitalen Anzeigeelementen angezeigt.

Beide Verfahren haben jedoch Nachteile. Bei dem ersten Verfahren müssen die Eingänge der Schmitt-Trigger-Schaltungen an einem einzigen Punkt miteinander verbunden werden, der an die Signalquelle angeschlossen ist. Hierdurch wird an den Schmitt-Trigger-Schaltungen eine niedrige Eingangsimpedanz geschaffen, die Fehler in der Signalübertragung hervorrufen kann. Außerdem begrenzen die Hystereseeigenschaften der Schmitt-Trigger-Schaltungen den Genauigkeitsgrad des angezeigten Wertes. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Schwellenwerte der Schmitt-Trigger-Schaltungen eine exakte Einstellung erfordern.

Damit der Zähler bei dem zweiten Verfahren einem sich kontinuierlich ändernden Analog-Signal folgt, welches Änderungen in der Objekthelligkeit und anderer Faktoren darstellt, ist es notwendig, die Zählschaltung periodisch zurückzustellen, und den Zählvorgang nach jeder Rückstellung zu wiederholen. Die Ansprechgeschwindigkeit der Anzeige wird damit durch die Periode des Rückstellimpulses begrenzt; zusätzlich verursacht die Wiederholung der Zählung ein Flimmern in der Anzeigeeinrichtung, das kein bequemes Ablesen der Anzeige ermöglicht.

Aus der DT-OS 17 97 236 ist eine Anordnung zur Messung der Lichtdurchlässigkeit eines Materials bekannt, mit der die Größe der gemessenen Lichtdurchlässigkeit digiia! angezeigt werden kann. Das hinsichtlich seiner Lichtdurchlässigkeit zu messende Material wird dabei von einer Lichtquelle durchstrahlt und die jeweils von dem Material hindurchgelassene Lichtintensität mit Hilfe eines fotoelektrischen Elements aufgenommen und in ein proportionales elektrisches Signal umgeformt. Dieses elektrische Signal wird an den Eingang eines durch einen Operationsverstärker gebildeten Vergleichers gegeben, der an seinem anderen Eingang ein von einem Digital-Analog-Wandler gebildetes Signal erhält. Der Digital-Analog-Wandler erhält als digitales Eingangssignal das den jeweiligen Zählerstand angebende Ausgangssignal eines Vorwärts-Rück-

wärts-Zählers, dessen beide Richtungszähleingänge über UND-Glieder von einem Impulsgenerator zu beaufschlagen sind. Jeweils ein zweiter Eingang der oeiden UND-Glieder ist mit dem Ausgang jeweils einer Schwellwertschaltung verbunden, die an ihren Eingän- > gen das Ausgangssignal des Vergleichers zugeführt erhalten. Das mit dem Vorwärtszählung des Vorwärts-Rückwärts-Zählers bewirkenden Eingang verbundene UND-Glied wird dabei durch die zugeordnet Schwellwertschaltung immer dann durchgeschaltet, wenn das iü vom Vergleinher abgegebene Ausgangssignal einen Schwellwert überschreitet, der angibt, daß das von dem fotoelektrischen Bauelement abgegebene Ausgangssignal größer als das von dem Digital-Analog-Wandler abgegebene Ausgangssignal ist. Dadurch wird der Zählerstand des Vorwärts-Riickwärts-Zählers durch den Impulsgenerator laufend erhöht, wodurch sich auch die vom Digital-Analog-Wandler abgegebene Ausgangsspannung laufend erhöht. Dieses geschieht so lange, bis die dem Vergleicher zugeführten Spannungen einander gleich sind, so daß das vom Vergleicher abgegebene Ausgangssignal den Schwellwert der dem Vorwärtszähleingang zugeordneten Schwellwertschaltung nicht mehr überschreitet. Dadurch gelangt aber diese Schwellwertschaltung in ihren anderen Schahzustand, und das ihr zugeordnete UND-Glied wird gesperrt. Der in diesem Augenblick erreichte Zählerstand des Vorwärts-Rückwärts-Zählers gibt die jeweilige Lichtdurchlässigkeit des zu messenden Materials an und wird in geeigneter Weise angezeigt. Das zweite und dem Rückwärtszähleingang des Vorwäns-Rückwarts- Zählers zugeordnete UND-Glied hat außer seinen mit der zugeordneten Schwellwertschaltung und dem Impulsgenerator verbundenen beiden Eingängen noch einen dritten Eingang, der mit einem Schalter verbunden ist, der wahlweise an diesen Eingang logisches 1- oder aber O-Signal legt. Dieser Schalter führt an dieses UND-Glied immer nur dann logisches 1-Signal, wenn ein hinsichtlich seiner Lichtdurchlässigkeit zu messendes Material sich nicht zwischen der Lichtquelle und dem fotoelektrischen Bauelement befindet. In diesem Fall gibt der Vergleicher ein Signal ab, das die zweite Schwellwertschaltung umschaltet, wodurch das zweite UND-Glied durchgeschaltet wird, so daß damit der Vorwärts-Rück wärts-Zähler an seinem Rückwärtszähleingang von dem Impulsgenerator be aufschlagt wird und bis in seinen O-Zustand zurückgezahlt wird.

Mit der DT-PS 23 60 377 wurde ein elektronischer Verschluß für eine einäugige Spiegelreflexkamera vorgeschlagen, bei dem die durch das Objektiv hindurch gemessene Objekthelligkeit in einem Zähler gespeichert wird, der von einem ersten Oszillator angesteuert wird. Der Ausgang des Zählers ist mit einem Digital-Analog- Umsetzer verbunden, um einen dem jeweiligen Zählerstand entsprechenden Analogwert zu erzeugen, der mit dem Analog-Signal eines fotoelektrischen Bauelements verglichen wird, das die Objekthelligkeit feststellt. Der Zähler ist als ein Vorwärts-Rückwärts-Zähler ausgebildet, dessen Rückwärtszähleingang mit einem zweiten Oszillator verbunden ist, der den Zähler beim öffnen des Verschlusses bis auf den Zählerstand von 0 rückwärts zählt, woraufhin dann der Verschluß wieder geschlossen wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue Vorrichtung zur Messung der Objekthelligkeit in einer Kamera anzugeben, die die jeweilige Objekthelligkeit schnellst-Dieses wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Zähler ein Vorwärts-Rückwärts-Zähler ist, und daß die Einrichtung einen Differenzverstärker aufweist, der über zwei Steuergatter mit dem Vorwärts-Rückwärtszähler ve^rbunoen ist, so daß dieser in einer ersten Zählrichtung weiterzählt, wenn die Differenz größer als ein bestimmter Wert ist, und in einer umgekehrten Zählrichtung weiterzählt, wenn die DiPerenz kleiner als der bestimmte Wert ist, bis das erste und zweite Analogsignal einander entsprechen.

Da der Zähler in diesem Fall nicht zurückgestellt werden muß, wird der die jeweilige Objektheiligkeit angebende Zählerstand sofort und auf schnellstem Wege erreicht.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schaltung zur automatischen Belichtungssteuerung mit einer Vorrichtung zur Helligkeitsmessung, teilweise schematisch und als Blockschaltbild dargestellt.

F i g. 2 eine Belichtungssteuerung mit einer abgewandelten Vorrichtung zur Heiligkeilsmessung,

F i g. 3 bis 5 Bclichiungssteuerungen mit abgewandelten Vorrichtungen zur Helligkeitsmessung.

In den nachstehend beschriebenen Ausiührungsbeispielen verwenden die Vorrichtungen zur Helligkeitsmessung elektrische Verschluß-Steuerschaltungen für eine automatische Belichtungssteuerung in TTL-Kameras.

Bei dem ersten, in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel bezeichnet E eine Spannungsquelle und R 1 einen fotoelektrischen Wandler, beispielsweise eine CdS-ZeIIe oder dergleichen. Der fotoelektrische Wandler R 1 empfängt die Helligkeit bzw. das Licht des Aufnahmefeldes und ändert seinen eigenen Widerstandswert in Übereinstimmung mit der Helligkeit des zu fotografierenden Objekts. Eine Diode DI, der fotoelektrische Wandler R 1 und die Spannungsquelle E sind in Reihe geschaltet. Eine derartige, bekannte Schaltungsanordnung bildet eine fotoelektrische Wandlerschaltung zur Erzeugung eines analogen Signals, das der Helligkeit des Objekts entspricht; die Spannung Vi an der Verbindung zwischen der Diode D 1 und dem Wandler R 1 ist dem Logarithmus der Objekthelligkeit B proportional. Somit ist

F₁ = K₁ log B + K₂ ,

wobei K] und K2 Konstanten sind.

Ein Impulsgenerator PG erzeugt Impulse vorbestimmter Frequenz, die über UND-Glieder G 1 und G 2 an einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler CU angelegt werden. Der Zähler CU hat zwei Eingänge B und F. Wenn die Impulse an den Eingangsanschluß Fangelegt werden, wird die im Zähler gespeicherte Zahl durch jeden eintreffenden Impuls erhöht, d. h., der Zähler addiert die eingehenden Impulse zu der in dem Zähler CU gespeicherten Zahl in positiver Richtung. Wenn demgegenüber Impulse an den Eingangsanschluß B a,.gelegt werden, wird der Wert des Zihlers durch jeden eintreffenden Impuls verringert, d. h., der Zähler CU subtrahiert die neuen, eintreffenden Impulse vom gespeicherten Zählwcrt, zählt also in negativer Richtung.

Die Zählstufen des Zählers CU weisen Flip-Flops CA. CB. CC und CD auf. Ein Ausgang jedes Flip-Flops wird

über einen Decoder DEC an eine Anzeige IND angelegt, die elektrische Lampen, lichtemittierende Dioden, Flüssigkristalle oder dergleichen zur Anzeige der in dem Zähler gespeicherten Zahl enthalten kann. Die anderen Ausgänge der Flip-Flops sind über Widerstände R_A, Rb, Rc und R_D an eine Diode D 2 angeschlossen, so daß jeder Widerstand einen Strom führt, wenn sich sein entsprechendes Flip-Flop in einem Zustand befindet, in dem sich das an diesem Widerstand angelegte Ausgangssignal auf einem hohen Wert befindet. Diese Verbindungen bilden einen Digital-Analog-Wandler zur Umwandlung des in dem Zähler gespeicherten Wertes in ein Analogsignal, das den Zahlerstand darstellt. Wenn die Widerstandswerte der Widerstände derart gewählt sind, daß die Bedingung

erfüllt ist, wird der durch die Diode D 2 fließende Strom dem Zählerstand π proportional.

Dementsprechend kann die Spannung V₂ über der Diode D 2 durch

V₂ = K₃ log η + K₄

(2)

ausgedrückt werden, wobei K3 und Ki, Konstanten sind.

Die Transistoren Qi, Q2, Q3 und QA bilden eine Vergleichsschaltung mit einem Differenzverstärker, der mit seinen beiden Eingängen an die Verbindung zwischen dem fotoelektrischen Wandler R 1 und der Diode D1 bzw. an die Verbindung zwischen den Widerständen R_A, Rr Rc, ^d und der Diode D 2 angeschlossen ist. Die Vergleichsschaltung vergleicht die Spannungen V] und Vj der jeweiligen Analogsignale und erzeugt zwei Ausgangssignale, welche die relativen Größen dieser Spannungen an den jeweiligen Ausgangsanschiüssen darstellen, die an die UND-Glieder G 1 bzw. G 2 angeschlossen sind. Die Vergleichsschaltung ist derart ausgelegt, daß beide Ausgangssignale einen hohen Wert H aufweisen, wenn die Spannungen V₂ und Vi gleich sind.

Die bisher beschriebene Schaltung bildet eine Schaltung zur Helligkeitsmessung bei einer Belichtungssteuerschaltung gemäß Fig. 1. Die Schaltung zur Belichtungssteuerung, die in der bevorzugten Ausgestaltung als Verschluß-Steuerschaltung dargestellt ist, wird nachstehend erläutert.

Ein Transistor Q 5 und eine Diode D 3 sind zur Bildung einer sogenannten logarithmischen Expansionsschaltung vorgesehen, die auf die Spannung V₂ an der Diode D 2 anspricht, um einen Kollektorstrom Ic zu erzeugen, der seinerseits gleich dem durch die Diode D 2 fließenden Strom ist Ein Kondensator C ist an den Kollektor des Transistors Q 5 angeschlossen und wird durch den Kollektorstrom Ic dieses Transistors aufgeladen. Ein Schalter S zur Steuerung der Aufladung des Kondensators C ist normalerweise geschlossen und wird bei einem öffnen des nicht dargestellten Kameraverschlusses geöffnet. Transistoren Q 6 und Q 7 bilden zusammen eine Schmitt-Trigger-Schaltung zur Erregung eines Elektromagneten Mg, und zwar in Abhängigkeit von der am Kondensator C anliegenden Spannung. Der Elektromagnet Mg verhindert im erregten Zustand ein Schließen des Verschlusses, während sich der Verschluß im nicht erregten Zustand des Elektromagneten Abschließen kann.

Die Speisung des Impulsgenerators PG, der UND-

Glieder G\ und G 2, des Zählers CU, des Decoders DEC und der Anzeige IND erfolgt durch die Speisequelle £.

Im folgenden wird die Funktion des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Normalerweise ist der Schalter S zur Überbrückung der Kapazität C geschlossen, so daß der Transistor Q6 nichtleitend und der Transistor Q 7 leitend ist. Der Elektromagnet Mg wird somit erregt, so daß der Verschluß nach einer öffnung aufgrund einer Betätigung des nicht dargestellten Verschlußauslösers sich so lange nicht schließen kann, bis der Elektromagnet deaktiviert wird.

Im folgenden wird angenommen, daß die in dem reversiblen Zähler CU anfangs gespeicherte Zahl Null ist. Es fließt daher kein Strom durch die Diode D 2, und die Spannung Vj ist Null. Andererseits wird eine Spannung Vi an der Diode D1 erzeugt, wie sich aus der Gleichung (1) ergibt. Da die Spannung V₂ kleiner als die Spannung V_t ist, sind die Transistoren ζ) 2 und Q1 in der Vergleichsschaltung leitend, während die Transistoren Q 3 und C? 4 nicht leitend sind. Demzufolge liegt die Kollektorspannung des Transistors Qi auf einem hohen Wert H und die Kollektorspannung des Transistors Q 4 auf einem niedrigen Wert L. Das UND-Glied G 2, das an den Transistor Q i angeschlossen ist, wird freigegeben und das andere UND-Glied G 1 gesperrt.

Die vom Impulsgenerator PG erzeugten Impulse werden somit über das UND-Glied G2 an den Eingangsanschluß F des Zählers CU zur schrittweisen Betätigung des Zählers in Vorwärts-Richtung angelegt. Da der Zählerstand des Zählers dadurch erhöht wird, vergrößern sich der durch die Diode D 2 fließende Strom /sowie die Spannung V₂. Wenn die Spannung V₂ auf einen Wert ansteigt, der gleich der Spannung V, ist, leiten die Transistoren Q 3 und Q 4 und geben das UND-Glied Gl frei; auf diese Weise können nachfolgend erzeugte Impulse ebenfalls an den Eingangsanschluß B des Zählers CU angelegt werden. Somit werden die Impulse gleichzeitig an beide Eingänge B und F des Zählers CU angelegt, so daß der Zähler aufhört, zu zählen. Wenn die Objekthelligkeit anschließend abfällt, wodurch die Spannung Vi auf einen Wert reduziert wird, der kleiner als die Spannung V₂ ist, werden die Transistoren Q1 und Q 2 gesperrt, und die Transistoren Q 3 und Q 4 verbleiben im leitsnden Zustand, wodurch das UND-Glied Gl im leitenden Zustand verbleibt und das UND-Glied G 2 gesperrt wird.

Die nächsten Impulse des Generators PG werden daher nur an den Eingangsanschluß B des Zählers angelegt, um den Zähler in Rückwärts-Richtung schrittweise zu betätigen. Der Zähler zählt in dieser Richtung so lange, bis die Spannung V₂ gleich der Spannung Vj ist

Wenn die Spannungsdifferenz V₂- V_x zwischen den Eingangsspannungen Vj und V₂ der Vergleichsschaltung größer als Null, d. h. positiv ist, werden die Impulse des Impulsgenerators nur an den Eingangsanschluß B des Zählers CUzar Zählung des Zählers in Rückwärts-Richtung angelegt Wenn demgegenüber die Spannungsdifferenz V₂- Vt kleiner als Null, d. h. negativ ist, werden die Impulse nur an den Eingangsanschluß Fdes Zählers angelegt, um ihn schrittweise in Vorwärts-Richtung zu zählen.

Der Zählerstand n, der im Zähler gespeichert ist, wenn die Differenz V₂-V₁ gleich Null ist, kann

errechnet werden, wenn in den Gleichungen (1) und (2) Vi = V₂ gesetzt wird; es ergibt sich folgende Beziehung:

K₁ log B - K₃ log η = K₄ - K₂.

(3)

Wenn die Schaltungskonstanten der Bedingung ^i ⁼ ^3 genügen, dann ist

log B/n = (Kt-K₂)IK₁. oder (4)

Bin = K₅,

K₅ = exp

Der Zählerstand η des Zählers ist damit der Objekthelligkeit proportional. Wenn der Wert η des Zählers über den Decoder DEC von der Anzeige wiedergegeben wird, wird somit eine Anzeige des Belichtungsfaktors, beispielsweise der Verschlußgeschwindigkeit, geliefert.

Im folgenden wird beschrieben, wie die Verschlußgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit dem Zählerstand η des Zählers automatisch gesteuert wird. Die nicht dargestellte Einrichtung zur Öffnung des Kameraverschlusses wird in an sich bekannter Weise zur Aufnahme eines Objekts betätigt, welches eine Helligkeit B besitzt. An dem Zeitpunkt, an dem sich der nicht dargestellte Verschluß öffnet, um den Film in der Kamera zu belichten, wird der Schalter S betätigt, damit der Kollektorstrom Ic des Transistors Q5 eine Aufladung des Kondensators C beginnt. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die Transistoren Q 6 bzw. C? 7 des Schmitt-Triggers im gesperrten bzw. leitenden Zustand, so daß der Elektromagnet Mg erregt wird, um den Verschluß offen zu halten. Wenn die Spannung am Kondensator C die Schwellenspannung des Schmitt-Triggers erreicht, wird der Transistor Q 6 leitend und der Transistor Q 7 nichtleitend, wodurch die Stromzuführung zum Elektromagneten Mg getrennt wird und sich der Verschluß schließen kann. Die Zeit, die zur Aufladung des Kondensators C auf die Schwellenspannung des Schmitt-Triggers benötigt wird, entspricht der Belichtungszeit. Wie bereits oben dargelegt wurde, ist der Kollektorstrom /_c des Transistors Q 5 gleich dem Strom /, der durch die Diode D 2 fließt. Dieser Strom / ist dem Zählerstand η des Zählers proportional; der Zählerstand η ist seinerseits der Objektheiligkeit B proportional, wie es aus Gleichung (4) hervorgeht. Die Zeit, die zur Aufladung des Kondensators C auf die Schwellenspannung benötigt wird, ist dem Ladestrom Ic umgekehrt proportional, so daß die Belichtungszeit der Objekthelligkeit B umgekehrt proportional ist Die Belichtungszeit, dh. die Verschlußgeschwindigkeit, wird automatisch gesteuert, um auch bei Änderungen der Helligkeit des zu fotografierenden Objekts eine günstige Filmbelichtung zu liefern.

Bei der oben beschriebenen Anordnung wird der im Zähler gespeicherte Zählerstand nur dann geändert, wenn sich eine Differenz zwischen den Spannungen Vi und V₂ ergibt, die das Ergebnis von Objekt-Helhgkeitsänderungen sein kana Der Zählerstand des Zählers wird nur in dem Umfang geändert, der erforderlich ist um V₂ gleich der Spannung V_t zu erhalten. Die Helligkeit*- bzw. Lichtmessung weist somit gegenüber den herkömmlichen Systemen, bei denen ein Zahler periodisch auf Null zurückgestellt wird, eine wesentlich verbesserte Ansprechgeschwindigkeit auf.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform einer Schallung zur Helligkeitsmessung dargestellt, die in einer Vorrichtung zur automatischen Belichtungssteuerung verwendet ist; die Vorrichtung zur automatischen Belichtungssteuerung knnn wirksam in sogenannten TTL-Kameras,d. h. Kameras, bei denen die Belichtungsmessung durch das Objektiv erfolgt, verwendet werden. Bei derartigen Kameras wird ein fotoelektrischer Wandler, beispielsweise eine CdS-ZeIIe oder dgl., die im optischen Strahlengang der Kamera hinter dem Aufnahmeobjektiv angeordnet ist, vor dem öffnen des Verschlusses aus dem Strahlengang entfernt. Entsprechend weist diese Anordnung eine Speicherschaltung zum zeitweiligen Speichern eines Signals auf, das der Objekthelligkeit entspricht.

R 11 ist ein fotoelektrischer Wandler, der sich hinter dem Aufnahmeobjektiv einer einäugigen Spiegelreflexkamera befindet. Eine Diode DIl ist mit einer Speisequelle fund dem fotoelektrischen Wandler Λ 11 in Reihe geschaltet. R 12 ist ein einstellbarer Widerstand, dessen Widerstandswert in Übereinstimmung mit der Einstellung der Öffnung des Objektivs und der Empfindlichkeit des benutzten Films eingestellt wird. Eine Diode D13 liegt in Reihe zu dem einstellbaren Widerstand R 12.

Die Dioden DIl und D13, der fotoelektrische Wandler RW und der einstellbare Widerstand R 12 bilden zusammen eine Brückenschaltung zwischen dem positiven und negativen Anschluß der Speisequelle E. Die Ausgangsanschlüsse der Brückenschaltung, d. h. die Verbindung zwischen RW und DU sowie die Verbindung zwischen R 12 und D13, sind an zugeordnete Eingangsanschlüsse eines ersten Differenzverstärkers angeschlossen, der durch Transistoren Q18 und Q19 gebildet ist.

Die beschriebene Schaltung bildet eine fotoelektrische Wandlerschaltung zur Erzeugung eines der Objekthelligkeit entsprechenden Analogsignals. Durch Auswahl des Wertes des einstellbaren Widerstands R 12 kann die Ausgangsspannung Vr des ersten Differenzverstärkers in nachstehender Weise wiedergegeben werden:

V₁' = K₆]Og(BSIA²) + K₇,

wobei .5 die Objekthelligkeit. S die ASA-Filmempfindlichkeit, A die Lichtstärke des Objektivs und K₆ und K₇ Konstanten sind.

Ein erster Impulsgenerator PG1 erzeugt mit vorbestimmter Frequenz Impulse, die über einen Schalter S1, UND-Glieder G11 und G 12 und über ein ODER-Glied G13 an einen Zähler CU angelegt werden. Der Schalter S1, der normalerweise geschlossen ist kann geöffnet werden, kurz bevor beispielsweise ein Spiegel durch ein Glied zur Steuerung des Spiegels einer einäugigen Spiegelreflexkamera in eine Stellung bewegt wird, in der der Spiegel das auf den fotoelektrischen Wandler Λ11 einfallende Licht des Aufnahmefeldes aufnimmt

Der Zähler CU ist ein Vorwärts-Rückwärts-Zähler, ähnlich wie der Zähler Ci/der ersten Ausführungsform, und weist binär zählende Stufen mit Flip-Flops CA, CB, CC und CD auf. Zur Erzeugung von Impulsen mit vorbestimmter Frequenz ist ein zweiter Impulsgenerator PG 2 vorgesehen.

Ein Schalter 52, der Impulse vom Impulsgenerator PG 2 zum ODER-Glied G13 anlegen kann, arbeitet in

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der gleichen Weise wie der Schalter 5 in Fig. 1. d.h., dieser Schalter ist normalerweise geöffnet und kann aufgrund der Öffnung des Kameraverschlusses geschlossen werden. Wenn somit der Verschluß geöffnet wird, d.h., wenn die Belichtung des Filmes beginnt, werden vom Impulsgenerator PG2 erzeugte Impulse über das ODER-Glied G 13 an den Eingangsanschluß B des Zählers CU angelegt. Ein Ausgangsanschluß jedes Flip-Flops CA, CB, CC und CD des Zählers ist über entsprechende Widerstände Ra, Rb, Air und Rd an eine Diode D12 angeschlossen. Die Verbindung zwischen diesen Widerständen und der Diode D12 stellt einen Eingang an einem zweiten Differenzverstärker dar, der von Transistoren ζ)20 und Q21 gebildet ist. Der andere Eingang des zweiten Differenzverstärkers ist an die Verbindung zwischen einem festen Widerstand R 113 und einer Diode D 14 angeschaltet. Der Differenzverstärker stellt einen Digital-Analog-Wandler zur Erzeugung eines Analogsignals dar, der den Zählerstand im Zähler CU wiedergibt. Der durch die Diode D12 fließende Strom ist daher dem Zählerstand π im Zähler proportional. Der Ausgang Vj des zweiten Differenzverstärkers ist zur Spannung an der Diode D 1.2 gegenphasig und kann folgendermaßen ausgedrückt werden:

= - K₈ log η + K₉ ,

(6)

wobei Ks und K₉ Konstanten sind.

Die Ausgangssignale V₂' des zweiten Differenzverstärkers und der Ausgang Vi' des ersten Differenzverstärkers werden in einer Vergleichsschaltung miteinander verglichen, die einen aus Transistoren QH, ζ) 12, ζ) 13 und ζ) 14 bestehenden Differenzverstärker aufweist. Die an den beiden Ausgängen der Vergleichsschaltung erzeugten Ausgangssißnale werden an die UND-Glieder G 11 bzw. G12 angelegt.

Die vorstehend beschriebene Schaltung bildet den Teil der Belichtungssteuerung, der die Helligkeit bzw. das Licht mißt.

Die Schaltung zur Belichtungssteuerung gemäß dieser Ausführungsform weist ein UND-Glied G 14 auf, dessen Eingänge an die zugeordneten Ausgangsanschlüsse der Flip-Flops CA, CB, CC und CD angeschlossen sind, während sein Ausgang über einen festen Widerstand R 14 mit der B.jsis eines Transistors Q 22 verbunden ist. An den Kollektor des Transistors ζ>22 ist ein Elektromagnet Mg angeschlossen. Der Elektromagnet Mg entspricht dem Elektromagneten Mg der ersten Ausführungsform und ist derart ausgelegt, daß bei seiner Erregung ein Schließen des Verschlusses verhindert wird, wäirend der Verschluß bei einer Abschaltung des Magneten Mg den Schließvorgang beginnen kann.

Zusätzliche UND-Glieder G15 G16 und G17 sind mit ihren Eingängen an die Ausgänge der Flip-Flops angeschlossen; die Ausgänge dieser UND-Glieder sind mit zugeordneten Lampen L 1, L 2 und L 3 zur Anzeige der Verschlußgeschwindigkeit verbundea Diese Lampen Li, L2 und L3, deren zugeordnete UND-Glieder G15, G16 und G17 sowie eine Lampe L 4, welche direkt an den Ausgangsanschluß des Flip-Flops CD angeschlossen ist, zeigen den jeweiligen Zählerstand des Zählers an.

Wenn der im Zähler CU gespeicherte Zählerstand 1 ist, so ist nur die Lampe L 1 eingeschaltet, während die anderen Lampen ausgeschaltet sind. Wenn der Zählerstand 2 oder 3 ist, ist nur die Lampe L 2 eingeschaltet; bei Zählerständen von 4, 5, 6 oder 7 ist nur die Lampe L 3 eingeschaltet. Wenn der Zählerstand 8 oder größei ist, ist nur die Lampe L 4 eingeschaltet. Allgemeir gesagt, bedeutet dies, daß jede Lampe Ln eingeschalte ist, wenn der Wert des Zählers im Bereich zwischen 2"~ und(2ⁿ-l) liegt.

Die Inipulsgeneratoren PG 1, PG2,die UND-Gliedei G 11, G 12, G 14, G 15, G 16, G 17, die ODER-Gliedei G \2 und der Zähler CU werden von der Spannungs quelle Egespeist.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der in Fig.Ί gezeigten Ausführungsform beschrieben. Der erste unc zweite Differenzverstärker, die Vergleichsschaltung, die Impulsgeneratoren PGl und PG 2, die UND-Gliedei GIl, G 12 sowie der Zähler CU arbeiten ähnlich der entsprechenden Schaltungen bei der ersten Ausführungsform; demnach zählt der Zähler CU in Vorwärtsoder Rückwärts-Richtung bis die Eingangsspannung V2 an der Vergleichsschaltung gleich der Eingangsspannung V₁' ist.

Der im Zähler enthaltende Zählerstand kanr errechnet werden, wenn die Eingangsspannungen Vr und V₂' gleich sind, indem in den Gleichungen (5) und (6] VT=V₂' gesetzt wird; es ergibt sich dann folgende Gleichung:

K_h log (BSIA²) + K_a log η = K₉ - K_n . (7)

Wenn die Schaltungskonstanten derart festgelegt werden, d.<ß sie die Beziehung K_b=K_s erfüllen, ergib sich

oder

wobei

K„-

Damit ist der Zählerstand η des Zählers der Objekthelligkeit B und der Filmempfindlichkeit S umgekehrt proportional und dem Quadrat der Lichtstärke des Objektivs direkt proportional. Der Zählerstand ist damit der für eine günstige Filmbelichtung erforderlichen Belichtungszeit proportional.

Eine sich auf den Zählerstand η beziehende Information wird von einer der Lampen L 1, L 2, L 3 und L 4 in der oben beschriebenen Weise angezeigt Wird angenommen, daß jeder vom Zähler gezählte Impuls einer erforderlichen Belichtungszeit von 1 msec entspricht - diese weicht von der tatsächlichen Impulspenode des Generators PG1 ab - dann bedeuten das Einschalten der Lampe L1 eine erforderliche Belichtungszeit von 1 msec, das Einschalten der Lampe L 2 2 msec, das Einschalten der Lampe L 3 4 msec und das Einschalten der Lampe L 4 8 msec. Auf diese Weise verschiebt sich die Anzeige von Lampe zu Lampe, wenn die Belichtungszeit verdoppelt wird.

Wenn der Knopf zur Betätigung des Verschlusses gedruckt wird, wird der Schalter 51 durch ein Spiegel-Antriebsglied oder eine andere Einrichtung in der einäugigen Spiegelreflexkamera geöffnet, so daß das Impulseingangssignal vom Impulsgenerator PGl unterbrochen und somit das Zählen unterbrochen wird.

Der im Zähler CU gezählte Zählerstand ist der Belichtungszeit proportional, die für ein Objekt mit der an diesem Zeitpunkt gemessenen Helligkeit erforderlich ist.

Kurz nach dem öffnen des nicht gezeigten Vcrschlusses wird der Schaller 52 geschlossen, damit ImpuLe vorbestimmter Frequenz vom Impulsgenerator PG 2 über das ODER-Glied G 13 an den Eingangsanschliiß B des Zählers CU angelegt werden können; hierdurch wird der Zähler CU \n Rückwärts-Richtung gezählt, so daß der Zählerstand mit der Zeit abnimmt. Wenn eine Impulszahl an den Anschluß B des Zählers angelegt wird, die dem vorher im Zähler enthaltenen Zählerstand /; gleich ist, wird der Zählerstand im Zähler gleich Null.

Vor diesem Zeitpunkt lag der Ausgang des UND-Gliedes G 14 auf einem niedrigen Wert L. wodurch der Transistor ζ) 22 zur Erregung des Elektromagneten Mg Strom führte und hierdurch den Verschluß an seinem Schließen hinderte. Wenn jedoch der Zählerstand Null wird, nimmt der Ausgang des UND-Glieds G 14 einen hohen Wert an, der den Transistor ζ) 22 sperrt und damit die Stromzuführung zum Elektromagneten Mg unterbricht; dadurch kann sich der Verschluß schließen.

Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen weist die Vergleichsschaltung einen Differenzverstärker mit zwei Ausgängen auf. Bei einer dritten Ausführungsform, die in F i g. 3 dargestellt ist, kann ein Inverter INV mit einem Differenzverstärker verwendet werden, der einen einzigen Ausgang aufweist, um eine Vergleichsschaltung mit zwei Ausgängen zu bilden. Beide UND-Glieder G21 und G 22 können nicht gleichzeitig geöffnet oder geschlossen werden, so daß die vom Zähler CU gezählte Impulszahl eine einen Impuls umfassende Unsicherheit enthält. Die daraus resultierende Beeinflussung kann jedoch durch die Konzipierung der Schaltung vernachlässigt werden. Transistoren <?21, Q 22, Q 23, Q 24 und Q 25 ergeben einen Differenzverstärker zum Vergleich des Ausgangssignals einer fotoelektrischen Wandlerschaltung aus dem Wandler R 21 und Diode D 21 mit dem Ausgangssignal eines Digital-Analog-Wandlers, gebildet durch die Diode D 22 und die Widerstände R_A, Rb, /?cund R₀. Der Eingang des Inverters INVisi an den einzigen Ausgangsanschluß des Differenzverstärkers zur Erzeugung eines zweiten Ausgangssignals angeschlossen, das gegenüber dem ersten Ausgangssignal oder dem am Ausgangsanschluß des Differenzverstärkers erzeugten Differenzsignal gegenphasig ist.

Das erste und zweite Ausgangssignal werden an die UND-Glieder G 21 bzw. G 22 zur Steuerung des Zählers CU angelegt, damit dieser Zähler im wesentlichen in der oben unter Bezugnahme auf die erste und zweite Ausführungsform beschriebenen Weise gesteuert wird. Eine Diode D 23 und Transistoren Q 26 bis Q 28 entsprechen der Diode D 3 bzw. den Transistoren Q 5 bis Q 7 der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform und werden praktisch in gleicher Weise angesteuert

In einer in Fig.4 dargestellten vierten Ausführungsform steuern zwei Ausgänge der Vergleichsschaltung zugeordnete Impulsgeneratoren an. Transistoren ζ) 31, Q 32, Q 33 und Q 34 ergeben eine Vergleichsschaltung in Form eines Differenzverstärkers zum Vergleich der AusgangEsignale der fotoelektrischen Wandlerschaltung, bestehend aus dem Wandler R 31 und der Diode D 31, und einem Digital-Analog-Wandler, bestehend aus der Diode D 32 und den Widerständen R_A, Rb, Rc und Rd. Die Impulsgeneratoren PG 31 und PG 32 erzeugen Impulse bei Vorliegen eines besonderen Steuersignals; die Steuerahschlüsse der Impulsgcv.era loren sind an die zugeordneten Ausgangsanschlüsse dei Vergleichsschaltung angeschlossen, so daß die Impuls generatoren in der Weise Impulse an den Zählei anlegen, wie es unter Bezugnahme auf die vorheriger Ausführungsformen beschrieben wurde.

Die Vergleichsschaltung gemäß F i g. 4 weist einer Differenzverstärker mit rwei Ausgängen auf, die ar Impulsgeneratoren PG31 bzw. PG32 angeschlosser sind. Wie sich aus F i g. 5 ergibt, kann die Vergleicherschaltung zwei Differenzverstärker mit einem einziger Ausgangsanschluß umfassen, der an den Steueranschluf; des ersten Impulsgenerators PG 41 und an der Eingangsanschluß eines Inverters INV angeschlosser ist, dessen Ausgangsanschluß mit dem Steueranschlul; eines zweiten Impulsgenerators PG 42 verbunden ist. Ei ist zu beachten, daß hier eine einen Impuls umfassende Unsicherheit bei der Impulszählung durch den reversiblen Zähler CU beibehalten wird, wie dies bei der ir F i g. 3 dargestellten Ausführungsform erläutert wurde Eine fotoelektrische Wandlerschaltung mit eineir Wandler /?41 und einer Diode D41 liefert eir Eingangssignal an den Differenzverstärker. Ein Digital-Analog-Wandler weist Widerstände Ra, Rb, /?<rund R[ sowie eine Diode D43 auf und liefert das andere Eingangssignal. Die Diode D 43 und Transistoren Q 46 bis ζ>48 entsprechen der Diode D3 und der Transistoren Q5 bis Q7 in der in Fig. 1 dargestellter Ausführungsform und arbeiten in ähnlicher Weise.

Die Vorrichtung zur Licht- bzw. Helligkeitsmessung wurde in Verbindung mit Steuerschaltungen für einen elektrischen Verschluß als automatische Verschlußsteuerung von Kameras beschrieben; die Meßvorrichiungen können auch als unabhängige oder mit einer Kamera verbundene Belichtungsmesser verwendet werden. Beispielsweise können bei der Ausführungstorm gemäß F i g. 2 die Teile, die die Verschlußsteuerung betreffen, d.h. die Elemente Sl, PG2, 52, G 13 G 14, R14, ζ? 22 und Mg, weggelassen werden und der Widerstand R12 kann derart gewählt werden, daß er ir Übereinstimmung mit den verschiedenen Belichtungsfaktoren, beispielsweise der Filmgeschwindigkeit unc der Blendeneinstellung, aufgrund geeigneter Einrichtungen einstellbar ist.

Ferner kann die Meßvorrichtung mit einer separaten bekannten Steuerung für die Objektivöffnung eingesetzt werden. Schließlich ist die Verwendung eine; fotoelektromotorischen Elements, beispielsweise einer Fotodiode, anstelle eines fotoleitenden Elements möglich; anstelle von Transistoren können auch Feldeffekttransistoren oder Thyristoren verwendet werden.

Anstelle des beschriebenen reversiblen 4-Bit-Binärzählers können Binärzähler mit größerer Bitkapazität Dezimalzähler und andere Zähler verwendet werden.

Die Eingangsimpedanz der Vergleichsschaltung, d. h der an die Verbindung zwischen R1 und L> 1 angeschlossenen Schaltung, kann beispielweise durct Verwendung von Feldeffekttransistoren am Eingang der Vergleichsschaltung derart erhöht werden, daß die Genauigkeit von Vi verbessert wird.

Gemäß F i g. 1 werden die UND-Glieder G1 und G 2 selektiv durch die Vergleichsschaltung zum Anlegen von Impulsen an den Zähler CU geöffnet, bis der im Zähler gezählte Zählerstand der Objektheiligkeil proportional ist. Demzufolge kann ein Meßfehler so lange auftreten, bis der Wert der Spannung Vj, die sich im Verhältnis der Objekthelligkeit ändert, genau erfaßt ist

Der Strom L, durch die Diode D 1 und die an der Diode erzeugte Spannung Vj stehen in folgender Beziehung:

V₁ = 2

log

wobei λ die Boltzmann-Konstante, Tdie Absoluttemperatur, q die elektrische Ladung und As der Sperrsättigungsstrom der Diode sind.

Wenn die Eingangsimpedanz der Vergleichsschaltung niedrig ist, wird der 'Basisstrom des Transistors Q2 der Vergleichsschaltung größer als der Strom durch die

Diode D1 sein, so daß die Spannung Vi niedriger ist al sie in dem Fall wäre, in dem die Verbindung der Diodi D1 mit dem fotoelektrischen Wandler R 1 nicht an dei Eingang der Vergleichsschaltung angeschlossen wäre Wenn somit die Eingangsimpedanz der Vergleichsschal tung erhöht wird, nehmen der durch die Diode D fließende Strom sowie die Spannung Vi zu.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen wird eil erstes Analogsignal erzeugt, das der Objekthelligkei umgekehrt proportional ist, sowie ein weiteres Analog signal, das dem Logarithmus der Objekthelligkei proportional ist, wodurch der Aufbau der Verschluß steuerung vereinfacht werden kann.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Messung der Objekthelligkeit und Steuern der Belichtung in einer Kamera mit einem fotoelektrischen Wandler, der ein die auftretende Objekthelligkeit angebendes erster Analogsignal erzeugt, einem Zähler, einem Digital-Analog-Wandler zum Erzeugen eines den Zählerstand des Zählers angebenden zweiten Analogsignals und einer Einrichtung zum schrittweisen Weiterzählen des Zählers, wenn eine Differenz zv. ischen erstem und zweitem Analogsignal auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (CU) ein Vorwärts-Rückwärts-Zähler ist, und daß i_:5 die Einrichtung einen Differenzverstärker (Q 1 bis C 4) aufweist, der über zwei Steuergatter (G 1, G 2) mit dem Vorwärts-Rückwärtszähler (CU) verbun den ist, so daß dieser in einer ersten Zählrichtung weiterzählt, wenn die Differenz größer ais ein bestimmter Wert ist, und in einer umgekehrten Zählrichtung weiterzählt, wenn die Differenz kleiner als der bestimmte Wert ist, bis das erste und zweite Analogsignal einander entsprechen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verschlußsteuereinrichtung (S 1, PG2,S2,G XXG U,R t4,Q22,MG)derKameraeinen ersten Schalter (Si) zum Unterbrechen des Weiterzählens des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (CU) beim öffnen des Kameraverschlusses, eine zweite Einrichtung (PG 2, S 2, G 13) zum fortlaufenden Zählen des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (CU) in der umgekehrten Richtung nach der Unterbrechung und eine dritte Einrichtung (Mg, G14) aufweist, mit der das Schließen des Kameraver-Schlusses unterbindbar ist, bis ein bestimmter Zählerstand erreicht ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung (PG 2, 52, G 13) einen Impulsgenerator (PG 2) und einen auf das öffnen des Verschlußauslösers ansprechenden zweiten Schalter (S2) aufweist, mit dem Impulse an den Vorwärts-Rückwärts-Zähler (CU) gebbar sind, und daß die dritte Einrichtung (Mg, G14) einen Elektromagneten (Mg) zum Halten des Kameraver- 4;; Schlusses in seinem offenen Zustand bei erregtem Elektromagneten und ein Gatter (G 14) zum Erregen des Elektromagneten bis zum Erreichen des bestimmten Zählerstandes aufweist.

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