DE2424120C2

DE2424120C2 - Fotografische Belichtungsregelvorrichtung

Info

Publication number: DE2424120C2
Application number: DE2424120A
Authority: DE
Inventors: Irving Wayland Mass. Erlichman
Original assignee: Polaroid Corp
Current assignee: Polaroid Corp
Priority date: 1973-05-22
Filing date: 1974-05-17
Publication date: 1983-05-11
Also published as: CA1007086A; FR2231029B1; DE2424120A1; GB1466369A; DD114313A5; US3882522A; AU6882474A; JPS5017635A; NL7405517A; IT1008209B; JPS5647538B2; FR2231029A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine fotografische Belichtungsregelvorrichtung für einen Blenuenverschluß, dessen Verschlußlamellen durch einen Kraftantrieb bewegbar sind. Eine solche Belichtungsxegelvorrichtung ist beispielsweise aus der DE-OS 21 41 667 bekannt. Hierbei erfolgt der Antrieb der gegensinnig ablaufenden Verschlußlamellen des Blendenverschlusses über einen Schwinghebel, an dem in der einen Richtung zur Durchführung der Öffnungsbewegung eine Zugfeder angreift. In Schließrichtung wirkt auf den Schwinghebel bzw. die Verschlußlamellen ein Elektromagnet an, dessen Anker am Schwinghebel angreift. Mit einem solchen Verschluß läßt sieh ein günstiger Programmablauf verwirklichen, indem die Öffnungszeit so gewählt wird, daß bei großen Umgebungshelligkeiten die Verschlußlamellen nur bis zu einem kleinen oder mittleren Blendenwert ablaufen und dann bereits die Rückzugsbewegung erfolgt und nur bei geringeren Jmgebungshelligkeiten ein Ablauf bis zum Erreichen der größten Blendenöffnung erfolgt, wobei die Dauer der Öffnungsbewegung unter Berücksichtigung der Vermeidung einer Bewegungsunschärfe durch Verwakkeln oder dergleichen bestimmt wird

Schwierigkeiten ergeben sich jedoch bei derartigen Verschlüssen im Hinblick auf die Justierung, Für die Verzögerung der Öffnungsbewegung müssen Hemmvorrichtungen eingebaut werden, da die Kraft der Öffnungsfeder nicht beliebig klein gehalten werden kann.

Die Rückzugskraft des Elektromagneten ist abhängig

von der Höhe der Spannung der den Elektromagneten speisenden Batterie, so daß die Schließzeit sich bei

Abnahme der Batteriespannung verlängern kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

fs Beiichtungsregelvorrichtung mit Blendenverschluß derart zu verbessern, daß ein voreinstellbarer optimaler Programmablauf unabhängig vom Ladezustand der den Kraftantrieb speisenden Batterie und unabhängig von Umgebungseinflüssen dauerhaft exakt erhalten bleibt

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

In digitaler Technik läßt sich über einen Lichtsensor, der die einfallende Lichtmenge mißt, relativ einfach eine Regelschaltung aufbauen, die die erforderlichen Vorlauf- und Rücklaufsteuerimpulse für den Schrittmotor liefert, wobei die Frequenz bei Voriauf und Rücklauf unterschiedlich sein kann. Die Frequenz kann sich sogar im Verlauf der Öffnungsbewegung oder der Schließbe wegung ändern, um eine Anpassung an ein bestimmtes Programm odirr bestimmte Beschleunigungs- oder Verzögerungsvorgänge zu erreichen.

In dem älteren deutschen Patent 22 14 725 wird zwar bereits ein Blendeneinstellmechanismus unter Verwen dung eines Schrittmotors vorgeschlagen, dessen Dreh richtung durch den Ungleichgewichtszustand einer Brückenschaltung gesteuert wird. Hier handelt es sich jedoch lediglich um eine Blendeneinstellung auf einen Festwert und nicht um einen programmierbaren

•w Blendenverschluß.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 6.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der

«5 Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Ansicht des Blendenverschlusses in Schließstellung;

Fig.2 eine Ansicht des in Fig. 1 dargestellten Verschlusses in Öffnungsstellung;

F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 gemäß F i g. 2; F i g. 4 eine schematische Darstellung eines 4-Phasen-Schrittmotors mit zwei Polpaaren;

F i g. 5 eine Tabelle der Schaltlogik zur Betätigung des Schrittmotors nach F i g. 4;

Fig.6 ein Diagramm eines typischen Schrittmotors, welches die Geschwindigkeit in Abhängigkeit von den Schrittschaltimpulsen erkennen läßt;

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Betätigung der Belichtungsregeleinrichtung.

F i g. 1 zeigt den Aufbau des Blendenverschlusses, der ein Versehlußgehäuse 10 aufweist, das an einem Träger 12 festgelegt ist. Ein Lageraufbau weist eine Lagerplatte 14 für den Verschluß und ein Objektivbrett 16 in der Mitte des Gehäuses 10 auf. Das Objektivbrett 16 dient zur Halterung eines außen verzahnten Objektivtubus 18, der drehbar ist, um das Objektiv 20 fokussieren zu können. Die Einstellbewegung des Objektivtubus 18 wird von einem handbetätigten, außen verzahnten

Einstellrad 22 bewirkt. Das Einstellrad 22 Ist mit dem gezahnten Umfang des Tubus 18 über ein Zwischenrad 24 gekuppelt

Der rückwärtige Teil des Objektivbrettes 16 dient auch zur Lagerung zweier zusammenwirkender Verschlußlamellen 26 und 28, die mit tropfenförmigen Blendenöffnungen 30,32 ausgestattet sind, die sich etwa in der Mitte des Objektivs 20 symmetrisch Oberlappen. Die erforderliche synchrone Bewegung der Lamellen 26 und 28 wird durch ihre gegenseitige Zahnkupplung ι ο bewirkt, die ein in ihre Zahnstangen eingreifendes Antriebsritzel 34 aufweist Zu diesem Zweck ist die Lamelle 26 mit einem Zahnstangenfortsatz 36 ausgestattet, in die das Ritzel 34 eingreift, während die Lamelle 28 einen Zahnstangenfortsatz 38 besitzt, der ebenfalls mit dem Ritzel 34 auf der dem Zahnstangenfortsatz 36 gegenüberliegenden Seite kämmt

Die Lamellen 26 und 28 besitzen Fortsätze 40 und 42, die sich vor einem Lichtdetektor 44 bewegen. Die Fortsätze 40 und 42 besitzen sich verjüngende Sekundäröffnungen 46 und 48, die sieb in gegenseitiger Symmetrie bewegen, um eine sich progressiv vergrößernde Photozellenöffnung 50 (Fig.2) vor dem Lichtdetektor einer Belichtungssteuerschaltun^ zu definieren. Der Lichtdetektor 44 weist außerdem ein Objektiv 52 auf, dessen Sichtfeld mit dem des Aufnahmeobjektivs 20 übereinstimmt Dieses Objektiv 52 wird von einem Ausleger 54 getragen.

Das Ritzel 34 wird durch einen Schrittmotor 60 gedreht, dessen Abtriebswelle 62 drehfest das Ritzel 34 trägt

Wie aus Fig.3 ersichtlich, besitzt der Motor 60 relativ dünne Abmessungen und wird von der Lagerplatte 14 des Lageraufbaus getragen. Um einen ordnungsgemäßen Zahneingriff zwischen dem Ritzel 34 und den Zahnstangenfortsätzen 36 und 38 zu gewährleisten, sind Führungsstifte 64 und 66 vorgesehen, die von einem rückwärtigen Abschnitt des Auslegers 14 vorstehen. Durch Drehung des Motors 60 können die Lamellen 26, 28 von der Schließstellung in die Offenstellung bewegt werden, wobei die Öffnungen 30 und 32 eine sich progressiv verändernde Blendenöffnung bilden, bis die größte Blendenöffnung erreicht ist. Um einen Belichtungsintervall zu definieren, wird der Motor 60 in einer Richtung, d. h. in einem Sinne erregt, bis ein ausreichender Belichtungswert erreicht ist, der vom Lichtfühler 44 bestimmt wird, und dann wird der Motor im Gegensinn erregt, um die Drehung des Ritzels 34 umzukehren und die Schließstellung gemäß F i g. 1 wieder anzunehmen. Die einzigen beweglichen Elemente, die mit den Antrieb verbunden sind, stellen ein Ritzel 34 und die beiden Lamellen 26 und 28 dar, die aus einem leichten Plastikmaterial herstellbar sind und ihrer geringen Masse wegen nur einen minimalen Einfluß auf die Arbeitsweise des Systems haben. Infolgedessen wird die Gefahr eines Darüberhinauslaufens, die sonst zu erwarten wäre, beträchtlich vermindert. Die Antriebskräfte, die vom Ritzel 34 auf die Lamellen 26 und 28 ausgeübt werden, verlaufen längs Vektoren parallel mit ihrer Bewegungsrichtung.

In den Fig.4 und 5 ist ein Schrittmotor mit Permanentmagneten schematisch dargestellt. Derartige Motoren 60 können verschieden ausgebildet sein, und zwar in Abhängigkeit von dem Schrittwinkel, dem Drehmoment und der erforderlichen Drehzahl. Für die Anwendung bei dem dargestellten Verschluß hat sich ein Schrittwinkel von etwa 7'/2° als zweckmäßig erwiesen. Der in F i g. 4 scnematisch dargestellte Motor arbeitet wie ein Vier-Phasen-Schrittmotor mit zwei bifilar gewickelten Ständern 72 und 74, Die Bifilarwicklung ermöglicht vier Statorphasen, bei P und Q am Stator 72 und bei R und S am Stator 74, Tatsächlich enthält der Motor 60 jedoch eine Vielzahl von Polen, beispielsweise zwölf Pole, jedoch wurde zur Erleichterung des Verständnisses der Rotor 76 in Verbindung mit zwei Polpaaren dargestellt Die Erregung der Wicklungen des Stators 72 und 74 erfolgt über eine Batterie 78 und eine Umschaltung mittels mechanischer Schalter S\

In Verbindung mit Fig.5 läßt sich erkennen, daß beim Anlauf in der Stellung gemäß F i g. 4 der Schalter Si von dem Kontakt der P-Phase nach der φ-Phase umgeschaltet werden sollte. Dadurch wird das Magnetfeld im Stator PQ umgekehrt Die resultierende Änderung im Magnetfluß bewirkt, daß der Rotor sich um 90° im Gegenuhrzeigersinn aus der Stellung 1 in die Stellung 2 bewegt Eine Umschaltung des Schalters S₂ von dem Xontakt der Ä-Phasenwicklung nach der 5-PhasenwickIung würde eine weite / 90°-Stufenschaltung des Rotors 76 im Gegenuhrzeige: sinn nach der Stellung 3 bewirken. Durch Rückschaltung des Schalters Sy auf den Kontakt der P- Phase bewirkt eine weitere 90°-Stufe, während eine Rückschaltung des Schalters S₂ in die Ausgangsstellung auf den Kontakt der Ä-Phase den Rotor 76 in seine Ausgangs-Startstellung 1 zurückführt Durch Umkehr der oben beschriebenen Schaltfolge, beginnend mit dem Schalter S₂ und darauffolgender Betätigung des Schalters S\ wird eine Stufenschaltung im Uhrzeigersinn durchgeführt Um eine Schrittschaltung jeweils um 7° 30' zu erhalten, ist bei einem vier-phasigen-Schrittmotor ein Rotor mit 24 Polen erforderlich. Aus vorstehenden Ausführungen ergibt sich, daß sich der Rotor 76, wenn er durch geeignete Schaltungen oder eine Impulskette und eine Richtungslogik geschaltet wird, jeweils zwischen Stellungen beweglich ist, die als »magnetische Zähne« bezeichnet werden können. Wenn den Roter ein Haltebefehl erreicht und dann ein Rücklauf erfolgen soll, dann wird der Anhaltepunkt auch präzise erreicht.

I;.i folgenden wird auf die Fig.7 Bezug genommen. Hier ist ein Steuersystem zur Betätigung des Verschlusses nach F i g. 1 und 2 veranschaulicht. Die Steuerschaltung benutzt einen Impulseingang, der von einem Impulsgenerator 100 geliefert wird, und zwar in Kombination mit logischen Signalen, die den Belichtungswert steuern, um einen geeigneten Vorwärts- und Rückwärtsantrieb des Schrittmotors 60 zu bewirken, und dieser Motor ist im Blockschaltbild mit 102 bezeichnet. Der Logikeingang für den Start der Schaltung gemäß Fig. 7 ist durch einen Block 104 dargestellt.

Na^Ji Empfang eines Startbefehls aktiviert die Startstufe 104 die gesamte Schaltung einschließlich Impuls-Generator i00. Der Generator 100 erzeugt eine Impulsfolge an der Ausgangsleitung 110. Die Frequenz der Impulse auf der Leitung 110 ist so gewählt, daß eine optimale Impulsbreite und ein optimaler Abstand geeignet für den Antriebsmotor 102 erhalten werden. Die Teilung wird durch eine Teilerstufe 112 erreicht, Die resultierende Impulsfolge wird u. a. über die Leitung 114 nach einer Zeitsynchronisierstufe 116 geleitet.

Die Synchronisierstufe 116 empfängt auch ein Startsignal längs der Leitung 118 von der Startstufe 104. Diese Signale werden über ein UND-Gatter synchronisiert und über eine Leitung 120 einer logischen Pegelstufe 122 zugeführt, die ihrerseits ein Pegelsignal

der Leitung 124 liefert, welches anzeigt, daß ein Belichtungsintervall ordnungsgemäß eingesetzt hat und ein fotografischer Zyklus abläuft.

Gemäß F i g. 7 wird eine Lichtdetektorstufe 136 durch die das Belichtungs-Betriebsweise-Signal erzeugende Pegelstufe 122 von der Leitung 138 aktiviert. Die Schaltung 136 kann beispielsweise einen Fotodetektor in Kombination mit einem Integrationskondensator und einer Verstärkerstufe aufweisen, um ein Signal zu liefern, dessen Aufbaugeschwindigkeit von der Szenenhelligkeit abhängt und das einer Triggerschaltung oder einer Vergleichsschaltung zugeführt wird. Wenn der Signalpegel einen vorbestimmten Wert erreicht, dann ändert die Triggerschaltung ihren Ausgangszustand, um die Beendigung des Belichtungsintervalls zu befehlen. Dieser Ausgangsbefehl ist auf der Leitung 138 vorhanden.

Die Logikstufe 140 erzeugt ein die Motorrichtung angebendes Logiksignal, um den Motor in Öffnungsrichtung anzutreiben. Das von der Schaltung 140 erzeugte Vorwärtsantriebssignal wird längs der Leitung 142 einer Eingangsklemme einer Vorwärtsantriebsstufe 144 zugeführt. Die Vorwärtsantriebsstufe 144 empfängt zusätzlich einen Eingang von dem Belichtungsmodus-Signal 124 auf der Leitung 146 und ist mit der Teilerstufe 112 über die Leitung 148 verbunden. Wenn die Bedingung des Belichtungsmodus-Signals 124 und der Drehrichtungslogik 140 auf der Leitung 142 angemessen sind, dann ermöglicht die Vorwärtsstufe 144 den Durchtritt der Motorerregungsimpulsfolge der Leitung 148, und demgemäß wird diese Impulsfolge von den Leitungen 150 und 152 einem Zähler 154 und der Motorantriebsstufe 156 von der Leitung 158 zugeführt. Die Stufe 156 überführ' die Impulsfolge über die Leitung 160 nach dem Motor 102. Vorher hat die Richtungslogik 140 des Motors einer Motordrehrichtungssteuerstufe 162 über eine Leitung 164 signalisiert, daß der Motor 102 in einer solchen Weise zu arbeiten veranlaßt wird, daß die Lamellen 26 und 28 relativ zueinander bewegt werden, daß eine Belichtung eingeleitet wird. Die Verbindung zwischen der Richtungsstcuerstufe 162 des Motors und dem Motor 102 ist mit 166 bezeichnet.

Da eine vorbestimmte Zahl von Schritten bzw. Impulsen die Lamellen 26 und 28 veranlaßt, eine Endlage zu erreichen, die die maximal verfügbare Blendenöffnung besitzt, ist es zweckmäßig, daß der Motor 102 (60) entregt wird, wenn diese Endstellung erreicht ist. Demgemäß zählt der Zähler 154 die Zahl der dem Motor zugeführten Impulse. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können es zwanzig Impulse sein und dann, wenn jene Stufe erreicht ist, die anzeigt, daß die Endlage eingenommen ist, liefert ein Monitor 170, der mit der Zählstufe 154 über eine Leitung 172 verbunden ist, ein geeignetes logisches Pegelsignal an der Leitung 174. Wenn das erforderliche Pegelsignal erreicht ist, wird an die Drehrichtungsstufe 140 des Motors ein entsprechendes Umkehrsignal geliefert, welches sonst längs der Leitung 142 dem Vorwärtsantrieb 144 zugeführt und nunmehr dort abgenommen wird

Aus Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, daß der Schalter S3 zwei elastische Kontaktfedern 184 und 186 besitzt, die von einem Isolierstoffblock 188 vorstehen. Die Kontaktfeder 186 ist normalerweise so vorgespannt, daß sie außer Berührung mit der Kontaktfeder 184 verbleibt Der Basisbiock 188 ist seinerseits an dem rückwärtigen Gußteil 12 des Gehäuses 10 befestigt Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird der Schalter S3 geschlossen, wenn die Verschlußlamellen 26 und 28 den optischen Pfad absperren. Wenn sich die Verschlußlamellen 26 und 28 jedoch zu bewegen beginnen, um einen Belichtungsintervall zu definieren, öffnen die Kontaktfedem 184 und 186 und liefern ein Signal, welches anzeigt, daß ein Belichtungsintervall in der Öffnungsphase und nicht in der Schließphase vorliegt.

Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß der Ausgang des Schrittbegrenzungsmonitors 170 auf der Leitung 174 der Motordrehrichtungsstufe 140 zugeführt wird, um den Motor 102 anzuhalten und ein Umkehrsignal zu erzeugen. Außerdem wird der Stufe 140 über die Leitung 198 eine Zeitgeberimpulsfolge von der Zeitgeberstufe 112 zugeführt. Diese Eingänge werden in einem UND-Gatter verarbeitet, um eine Synchronisationsfunktion zu erhalten. Dasjenige Signal, welches de den Zyklus beendende Stufe 182 in Tätigkeit setzt, wird der Stufe 140 entnommen und der Stufe 182 über die Leitung 200 zugeführt.

Aus Fig. 7 ist ferner ersichtlich, daß der Lichtdetektor 136 einen Ausgang an der Leitung 204 liefert, de- der Motor-Drehrichtungsschaltung 140 zugeführt wird. Dieses Signal wird mit der Zeitgeberimpublolge synchronisiert, die von der Stufe 140 über die Leitung 198 eintritt, und der resultierende Ausgang der Stufe 140 an der Leitung 206 wird einem Eingang des Umkehrantriebsgatters 208 zugeführt. Ein weiterer Eingang nach dem Gatter 208 wird von einer Belichtungs-Betriebsart-Signatstufe 122 abgenommen und von einer Leitung 124 jo zugeführt. Der Eingang nach dem Rückwärtsantrie;b 208 wird über eine Leitung 210 geliefert, die ihrerseiis den Ausgang einer Feineinstellstufe 212 führt. Die Detoktorfunktion dieser Stufe arbeitet in Verbindung mit dem Signalausgang der Lichtdetektorstufe 136, zugeführt si von der Leitung 138, und die Impulsfolge höherer Frequenz auf der Leitung 214 wird von einem Impulsgenerator des Systems bei 100 abgeleitet. Durch Synchronisierung der Impulsgeneratorfrequenz mit dem Lichtdetektorsignal wird eine Detektortechnik geschaffen, die beispielsweise eine Auflösung von 'Λ Intervall eines Motorerreger-Zeitgeberimpulses hat. Durch Ansprechen auf den Empfang einer Mehrfachfrequenz am Generator 100 und durch Wiederauftdlung der Frequenz des Impulsgenerators kann eine Erregerimpulsfolge mit Zeitgeberfrequenz abgeleitet werden. Diese darauffolgende Erregerimpulsfolge wird η jnmehr zeitlich wieder eingestellt, um die Belichtung genauer zu regeln. Wenn etwa zwanzig Schritte bzw. Erregerimpulse benutzt werden, um den Motor 102 so weit fortzuschalten, daß die Verschlußlamellen 26 und 28 zwischen ihren beiden Endstellungen bewegt -verden, hat sich gezeigt, daß bei Benutzung einer Detektortechnik, in der ein gegebener Zeitgeberimpuls in vier Detektorintervalle aufgeteilt wird, eine Genauigkeit mit einer Durchschnittsauflösung von eVva V« Blendenöffnung verwirklicht werden kann. Wie ersichtlich, erfordert eine solche Detektorwahl eine geeignete anfängliche Auswahl einer Impulsgeneratorfrequenz gegenüber der Frequenz der Zeitgeberimpulse. In der Praxis hat sich eine Impulsgeneratorfrequenz, die die vierfache Zeitgeberfrequenz ist, als zweckmäßig erwie sen. Eine solche Steuerung ergibt eine beträchtliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen automatischen Systemen.

Die Zeitgeberimpulse für den schrittweisen Vorschub des Moiors 102 werden während der Schließbewegung im Belichtungsintervall von einer Detektorstufe 212 abgenommen. Demgemäß kann die Rückführ-Antriebs-

impulsfolge auf der Leitung 210 selektiv mit einer höheren Frequenz eingestellt werden. Diese höhere Frequenz ergibt ein schnelleres Schließen des Verschlusses, wodu^rch eine größere Ausdehnung in der Wahl des Belichtungssteuerprogramms erfolgen kann.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentensprüche:

1. Fotografische Belichtungsregelvorrichtung für einen Blendenverschluß, dessen Verschiußlamellen durch einen Kraftantrieb bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftantrieb ein Schrittmotor (60) ist, der von der Regelschaltung mit Impulsen gespeist wird, die in Abhängigkeilt von den Belichtungsverhältnissen die Ablaufgeschwindigkeit und/oder die Drehrichtung des Motors bestimmm

2. Belichtungsregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (62) des Schrittmotors Ober ein Ritzel gegensirinig zwei Zahnstangenfortsätze (36, 38) antreibt, die einstükkig mit entgegengesetztsinnig synchron zueinander ablaufenden Verschlußblendenlamellen (26, 28) hergestellt sind.

3. Belichtungsregelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußlamellen (26, 28) ?in überlappendes Verschlußblenden-Öffnungspaar (30, 32) und ein Belichtungsbleriden-Öffnungspaar (46,48) aufweist, und daß der Schrittmotor (60) in Abhängigkeit von der vom Lichtdetektor aufgenommenen Lichtmenge steuerbar ist

4. Belichtungsregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittmotor (60) einen Mehrfachstator aufweht

5. Belichtungsregelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittmotor (60) bei der Öffnungsbewegung mit einer relativ niedrigen Impulsfolgefrequenz gespeist wird, die so gewählt ist, daß sich eine optimale Schärfenriefe ergibt, und di3 er bei der Schließbewegung mit einer hohen Impulsfolgefrequenz gespeist wird, um die Schließ/ .it so kurz als möglich zu machen.

6. Belichtungsregeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußblendenlamellen aus dünnem und leichtem Kunststoffmaterial bestehen.