DE2458328A1

DE2458328A1 - Elektronisches photometer

Info

Publication number: DE2458328A1
Application number: DE19742458328
Authority: DE
Inventors: Pierre Huguenot; Marc Dipl Phys Niederhauser
Original assignee: Bolex International SA
Current assignee: Bolex International SA
Priority date: 1973-12-11
Filing date: 1974-12-10
Publication date: 1975-06-12
Also published as: AT343377B; CH574618A5; FR2254019A1; US4023910A; ATA422274A; FR2254019B1; JPS5159677A

Description

Patentanwalt 9 Λ 5 8 3 2

DIpL-In₃. Walter JscJusoh "^3O^°

7 Stuttgart N. Menzelstraße 40

BOIEX IMEERMaTIONAL SA ' A J>K 568 - - sü'

18, avenue des Alpes

CH - 1450 STE-CROIX

(SCHWEIZ) Den 9. ΟβΖ. 1974

Elektronisches Photometer

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Photometer mit einem in einem Auswerteschaltkreis angeordneten lichtelektrischen Wandler, an' dessen Ausgang wenigstens eine von zwei leuchtenden Anzeigeeinrichtungen angeschlossen ist, deren Heilligkeiten zum ErmitteLn der Szenenhelligkeit durch Verstellen einer Justiereinrichtung zum Ändern des Wertes eines Belichtungsparameters aneinander angleichbar sind.

Derartige Photometer weisen Ublichervd.se zwei Lämpchen auf, von denen das eine mit konstanter Helligkeit leuchtet und damit eine Bezugsgröße der Helligkeit liefert. Das. andere Lämpchen hingegen ist hinsichtlich seiner Leuchtkraft variabel. Es wird vom Ausgang des Auswertekreises gespeist, so daß beim Justieren eines Belichtungsparameters durch dem lichtelektrischen Wandler vorgeschaltete Graukeile oder Blenden oder durch Verändern von Widerständen innerhalb des Auswertekreises die Helligkeit dieses zweiten Lämpchens variiert wird.

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Es handelt sich also hierbei um eine subjektive Lichtmessung, da dasAuge des Beobachters das Angleichen der beiden Helligkeiten feststellen muß. Darum sind derartige Verfahren zur Lichtmessung fehlerbehaftet. Sie geben aber dem Benutzer eine größere Freiheit in der Wahl der Werte seiner Belichtungsparameter als eine vollautomatische Steuerung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Photometer der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Vorteile der bekannten Photometer erhalten bleiben, andererseits aber dennoch eine größere Genauigkeit trotz subjaktiver Beurteilung der Helligkeiten erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß jeder Anzeigeeinrichtung eine Verknüpfungseinrichtung vorgeschaltet ist, daß den Verknüpfungseinrichtungen einerseits das Ausgangssignal des Auswerteschaltkreises und andererseits ein Bezugssignal zugeführt wird, und daß die eine Verknüpfungseinrichtung zum Verknüpfen beider Signale mittels einer Rechenoperation und die andere Verknüpfungseinrichtung zum Verknüpfen mittels der inversen Rechenoperation ausgebildet ist, wobei die Helligkeiten beider Anzeigeeinrichtungen invers veränderbar sind. Der Grundgedanke der Erfindung besteht also darin, daß anstelle einer Referenzleuchte konstanter Helligkeit eine Anordnung gewählt wird, bei der beide Anzeigeeinrichtungen variabel sind und bei richtiger Einstellung gleiche Hellig-

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keit aufweisen. Dadurch ist auch die Differenz der beiden Helligkeiten vor der Abstimmung wesentlich größer, und der Einstellungspunkt, in dem die Helligkeiten gleich sind, ist leicher bestimmbar. Die Verknüpfung kann dabei sowohl additiv und subtraktiv als auch multiplikativ und durch Division sowie andere inverse Beziehungen erfolgen. Vorzugsweise weist jede Anzeigeeinrichtung eine Leuchtdiode auf; diese Leuchtdioden können nicht nur zum Aussenden des Lichtes dienen, sondern auch als Gleichrichter, der bei einer Stromrichtung sperrt, die/einer Unter- bzw. einer Überbelichtung entspricht, so daß in diesem Fall die Diode erlischt.

Eine weitere Maßnahme zur Erhöhung der Genauigkeit besteht darin, daß mit dem Auswerteschaltkreis eine wenigstens eine Anzeigeeinrichtung steuernde Einrichtung zum Entlinearisieren der Leuchtdarakteristik dieser .Anzeigeeinrichtung verbunden ist, um eine Erhöhung der Anzeigeempfindlichkeit im Angleichbereich der Helligkeiten der beiden Anzeigeeinrichtungen zu erreichen. Diese Maßnahme kann auch unabhängig von der eingangs genannten angewendet werden, d.h. auch bei Photometern, bei denen eine Anzeigeeinrichtung mit konstanter.Helligkeit leuchtet. Denn die Empfindlichkeit soll gerade in jenem Bereich erhöht werden, in dem der Helligkeitsunterschied subjektiv am schlechtesten erfaßt werden kann.

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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines afindungsgemäßen Photometers,

Pig. 2 eine detaillierte Darstellung der Schaltungsanordnung nach Pig. 1,

Fig. j5 die erfindungsgemäß erzielte besondere Charakteristik, wobei auf der x-Achse die Helligkeit der Dioden in Blendenstufen, auf der y-Achse der Strom durch die Dioden aufgetragen ist.

In Fig. 1 ist schematisch im Blockschaltbild das von einer Siliziumdiode gebildete lichtempfindliche Element gezeigt, auf das ein der Beleuchtung eines zu filmenden oder zu photographierenden Gegenstandes entsprechender Lichtstrom E gerichtet ist. Dieses im Kurzschluß betriebene Element überträgt einen Strom I = s*E, worin s die Empfindlichkeit des lichtempfindlichen Elementes ist, an einen Strom-Spannungs-Umsetzer 2. Die Spannung am Ausgang dieses Umsetzers beträgt U= k.I, worin k der Umsetzungsfaktor ist.

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Der Umsetzungsfaktor k ist mit Hilfe von drei schematisch dargestellten und mit 3> ^ und 5 bezeichneten Korrektureingängen veränderbar, welche mit entsprechenden Korrekturgliedern 6, 7 und 8 verbunden sind. Das Korrekturglied β bewirkt eine Veränderung des Korrekturfaktors k in Abhängigkeit von der Filmempfindlichkeit S. Das Korrekturglied 7 dient zur Beeinflussung des Korrekturfaktors/in Abhängigkeit von der Bildwechselzahl V, wenn das Photometer an einer Kinokamera verwendet wird.' Ist das Photometer an einer photographischen Kamera angebracht, die nur Stillstandsbilder erzeugt, so entfällt dieses Korrekturglied, doch kann es durch ein Korrekturglied ersetzt werden, das mit dem Einsteller für die Belichtungdauer verknüpft ist. Das Korrekturglied 8 -dient zur Veränderung des Korrekturfaktors k in Abhängigkeit von der Empfindlichkeit s des lichtempfindlichen Elementes. Die auf den Umsetzer 2 folgende Schaltungsanordnung 9 hat zwei Eingänge. Dem einen Eingang 10 wird die genannte Spannuig U und dem anderen Eingang 11 eine Spannung U-, zugeführt, welche aus einem Bezugsspannungserzeuger 12 gewonnen wird. Die Schaltung 9 vergleicht beide Spannungen und subtrahiert sie unter gleichzeitiger Verstärkung zu einem Resultat U₂ = k-,· (U- U,) oder Up= k'J₁* (U₁ - U), je nach dem Vorzeichen des Unterschiedes'U - U,, worin k', = p-k,. Der Ausgang I^ der Schaltung 9 ist mit dem Eingang eines Spannungs-Strom-Umsetzers 14 verbunden, der einen Strom liefert, der der Spannung U₂ nach der Beziehung I₂ = f(U₂) proportional ist. Dieser Strom I wird unmittelbar einer Anzeigeeinrichtung 15 zugeführt.

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Der Ausgang der Schaltung 9 ist außerdem mit einem Inverter 16 verbunden. Dieser. Inverter bildet aus der Spannung U₂ eine Spannung U^ = -U₂· Mit dem Inverter ist eine Schaltung 17 verbunden, welche ebenso wie die Schaltung 14 ein Spannungs-Strom-Umsetzer und ebenfalls an die Anzeigeeinrichtung 15 angeschlossen ist. Die Schaltung 17 führt der Anzeigeeinrichtung einen Strom X-. zu, der mit der Spannung U^. durch die Beziehung 14 = f(U₅) verknüpft ist. Den Schaltungen 14 und 17 wird jeweils noch eine Bezugsspannung Uh zugeführt, die von einer Quelle 18 erzeugt wird, wodurch Anhaltspunkte gewonnen werden können über den quantitativen Belichtungsfehler gegenüber der richtigen Belichtung, welche dem Gleichgewichtszustand der Schaltung entspricht.

Gemäß Fig. 2 ist die lichtempfindliche Diode 21 kurzschließend an den invertierenden Eingang 22 eines Strom-Spannungs-Umsetzers 2;5 angeschlossen, welcher zweckmäßig ein Operationsverstärker ist, wobei sein Eingangsstrom I ein Maß für die einfallende Lichtstärke E ist. Sein zweiter Eingang 24 ist über einen Widerstand 26 an den Massepunkt 25 des Gerätes angeschlossen. Das Korrekturglied 6 gemäß Fig. 1 besteht aus mehreren Widerständen 27a, 27b bis 27n, deren gemeinsamer Verbindungspunkt an den Eingang 22 des Verstärkers 23 angeschlossen ist. Ein Umschalter 28 ist wahlweise an die Anschlüsse 27'a bis 27^fη der

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Widerstände 27a bis 27n anzuschließen und ermöglicht die wahlweise Einschaltung eines dieser Widerstände entsprechend der Enjfindlichkeit des jeweils verwendeten Filmes.

Das Korrekturglied 7 nach Pig. I besteht gemäß Fig. 2 aus einer Gruppe von in Reihe geschalteten Widerständen 29a, 29b bis 29p, die zwischen den Ausgang des Verstärkers 23 und Masse 25 geschaltet sind. Ein zweiter, mit dem Umschalter 28 elektrisch verbundener Umschalter 30 ermöglicht die wahlweise Verbindung eines der Widerstände 27a bis 27η mit einem der ÄEchlüsse 29a¹ bis 29'p-1 zwischen den in Reihe geschalteten Widerständen 29a bis 29p. Der Umschalter 30 steht in mechanischer Verbindung mit dem nicht gezeichneten Bildwechselanzahleinsteller einer kinematographischen Kamera.

Das Korrekturglied 8 ist ein Potentiometer 3I und ermöglicht eine Justierung der Schaltung in Abhängigkeit von der Empfindlichkeit des lichtempfindlichen Elementes 21.

Die Schaltung 9 besteht aus einem Differenzverstärker ^2, dessen nichtinvertierender Eingang 33 mit dem Schleifer des Potentiometers 3¹ verbunden ist. Der invertierende Eingang 35 ist mit einem Gegenkopplungskreis 34 verbunden, der aus der Parallelschaltung eines Widerstandes 37 mit der Serienschaltung einer Diode und eines Widerstandes 38 besteht. Außerdem ist der

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Eingang 35 über einen Widerstand 60 mit einer nicht gezeichra ten Bezugsspannungsquelle U₁ verbunden. Der Gegenkopplungskreis 34 ist so bemessen, daß der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 32 in Abhängigkeit von der Polarität des Eingangssignals zwischen einem vorgegebenen Wert und dem Doppelten dieses Wertes veränderlich ist. In Durchlaßrichtung der Diode 39 sind die Widerstände 37 und ^8 parallelgeschaltet, und in Sperrichtung der Diode ist lediglich der Widerstand 37 im Gegenkopplungskreis wirksam. Dadurch hat der Verstärker je nach der Polarität des Eingangssignals zwei Verstärkungsgrade_o Die Widerstände im Gegenkopplungskreis sind so bemessen, daß der größere Verstärkungsgrad das Doppelte des kleineren beträgt. Diese Anordnung erlaubt daher die Korrektur der Nichtlinearität der Kurve, welche die Abweichung in Blendenwerten in bezug- auf die richtige Belichtung in Abhängigkeit von der Helligkeit definiert. Wird beispielsweise angenommen, daß eine Helligkeit von 100 Lux der richtigen Beleuchtung entspricht, so

einem wäre eine Helligkeit von 50 Lux eine/entsprechenden Blendenwert gLeichkommende Unterbelichtung und eine Helligkeit von 200 Lux eine ebensolche Überbelichtung, Ohne die Korrektur durch den Kreis 34 wäre das Ansprechen der Anzeigeeinrichtung in Abhängigkeit von der Helligkeit unsymmetrisch (Fig. 3)·

Vom Ausgang der Schaltung/wird das Spannungssignal Up unmittelbar der Schaltung 14 zugeführt und außerdem an den Inverter 16 angelegt.

- 9 „

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Der Inverter 16 besteht im wesentlichen aus einem Operationsverstärker 4o. Zwischen den invertierenden Eingang 4j5 und den Ausgang 44 des Verstärkers 40 ist ein Gegenkopplungswiderstand 41 geschaltet. Der zvelte Eingang 45 des Operationsverstärkers 40 liegt an Masse 25. Zwischen dem Ausgang der Schaltung 9 und dem Eingang 4j5 des Verstärkers 40 liegt ein Widerstand 46, der denselben Widerstandswert hat wie der Widerstand 4l.

Der Ausgang der Schaltung 16 ist an den Eingang der Schaltung VJ angeschlossen, die denselben Aufbau und dieselbe Dimensionierung hat wie die Schaltung 14. Die Schaltungselemente sind daher mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

Die Signalspannungen U^ bzw. Up werden jeweils einem Leistungsverstärker 47 zugeführt, der über einen Widerstand 48 mit einem Stromkreis 49 verbunden ist, dessen Widerstand stromabhängig ist. Dieser Stromkreis besteht aus der Parallelschaltung eines Widerstandes mit der Serienschaltung zweier Dioden 5I und 52. Der Widerstandswert des Widerstandes 48 sei mit R, und der des Widersiandes 50 mit R₂ angenommen; U. sei die Spannung zwischen dem Ausgang des Verstärkers 47 und dem Verbindungspunkt 55 zwischen dem Stromkreis 49 und dem Eingang eines Verstärkers 55· U_ sei die Schwellwertspannung der Dioden 51 und 52 und I« der Strom durch die Schaltung 49.

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ίο -

Wenn die Spannung an den Klemmen des Widestandes 50

kleiner ist als U_ , d.h. wenn I_rtR_o kleiner als U_ bzw.. U

¹A < ϊζ ^ist* S±lt: U_A = (R₁ + R₂) . I_A bzw. I^

V U_e

Sobald die Stromstärke I. größer wird, also L) -E und damit I_AR₂ größer würde als U , werden die Dioden 51 und 52 leitend. Es gilt dann die Beziehung:

^ÜA - ¹¹I¹A ^{+ U}s ^bzw· ¹A -

Die Funktion I.= f (U.) setzt sich also aus zwei linearen

TT

Funktionen zusammen und weist einen Knick auf für U_n= -rß·

2 * Wie leicht ersichtlich ist, entspricht der Ausgangsärom I„ bzw. I-, des Operationsverstärkers 55 dem Strom L, also Ip = In und I-z = Iη · Mit dieser Schaltungsanro'dnung wird daher ein Knick in der Kennlinie der Helligkeitswerte erhalten (Fig. 3)) wobei der Knickpunkt von dem Schwellwert U₀ bestimmt wird.

Der Ausgang des Kreises 49 ist mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 55 verbunden, dessen anderer Eingang 56 an eine Bezugsspannungsquelle Uh angeschlossen ist.

Die Ströme I₂ und I, durchfließen je eine Photodiode 54 und ändern sich infolge der durch den Stromkreis 49 gebildeten Entlinearisiereinrichtung, wie erläutert, jeweils nach zwei linearen Funktionen, welche durch zwei Geraden verschiedener Neigung dargestellt werden können (Fig. 3). Die Leuchtstärke der lichtemittierenden Dioden 54 ist direkt proportional dem Strom Ip bzw. I-,. Sie kann jeweils durch eine Kurve dargestellt werden, deren Verlauf aus zwei Geraden mit verschiedener Neigung besteht, wobei der steilere Verlauf im Bereich des Gleichgewichtszustandes auftritt.

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Claims

Patentanwalt - 11 - 2 U 58328

Dipä.-lng. Walter Jackisch

Z Stuttgart N. Menzeibtiaßti40 » ^u

BOIiEX INTERNATIONkL SA Den

18, avenue des'Alpes
CH - 1450 STE-CROIX

(SCHWEIZ)'

Patentansprüche :

"I.) Elektronisches Photometer mit einem in einem Auswerteschaltkreis angeordneten lichtelektrischen Wandler, an dessen Ausgang wenigstens eine von zwei leuchtenden Anzeigeeinrichtungen angeschlossen ist, deren Helligkeiten zum Ermitteln der Szenenhelligkeit, vorzugsweise durch Verstellen einer Justiereinrichtung zum Ändern des Wertes eines Belichtungsparameters, aneinander angleichbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Anzeigeeinrichtung (15; 54) eine Verknüpfungseinrichtung, (1 4, 16, 17i 40, 47, 55) vorgeschaltet ist, daß den Verknüpfungseinrichtungen das Ausgangssignal (U₂) des Auswerteschaltkreises (1, 2, 9; 21 bis 39) und außerdem ein Bezugssignal (U^) zuführbar ist, und daß die eine Verknüpfungseinrichtung' (14; 47 bis 55) zum Verknüpfen beider Signale mittels'einer Rechenoperation und die andere Verknüpfungseinrichtung (16, 17; 40 bis 55) zum Verknüpfen mittels der inversen'Rechenoperation ausgebildet ist, wobei die Helligkeiten beider Anzeigeeinrichtungen (15; 54) invers veränderbar sind. ' '

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2. Photometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verknüpfungseinrichtungen je eine Vergleicherstufe (14, 17; 47 bis 55) aufweisen, die untereinander gleich aufgebaut und dimensioniert und an je eine der beiden Anzeigeeinrichtungen (15; 54) angeschlossen sind, und daß einer der beiden'Ver- " gleicherstufen ein Inverter (16; 40, 41) vorgeschaltet ist. ' "
j5. Photometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeihnet, daß die Anzeigeeinrichtung (15) zwei Leuchtdioden (54) aufweist. -
4. Photometer mit einem in einem Auswerteschaltkreis angeordneten lichtelektrischen Wandler, an dessen Ausgang wenigstens eine von zwei leuchtenden Anzeigeeinrichtungen angeschlossen ist, deren Helligkeit zum Ermitteln der Szenenhelligkeit durch Verstellen einer Justiereinrichtung zum Ändern des Wertes eines Belichtung spararaet er s aneinander angleichbar ist, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis J, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Auswertesiialtkreis (2, 9; 21 bis 39) eine wenigstens eine Anzeigeeinrichtung (54) steuernde Einrichtung (49) zum Entlinearisieren der" Leuchtdanakteristik der Anzeigeeinrichtung verbunden ist.
5. Photometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlinearisierungseinrlchtung (49) in an sich bekannter Weise eine nichtlineare Widerstands charakteristik aufweist.

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6. Photometer- nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlinearisiereinrichtung eine Parallelschaltung eines Widerstandes (50) mit wenigstens einer Diode (51*.5S) enthält."

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L e e r s e i t e