DE2546823A1

DE2546823A1 - Einrichtung zur belichtungsmessung, -steuerung und -anzeige fuer eine fotografische kamera

Info

Publication number: DE2546823A1
Application number: DE19752546823
Authority: DE
Inventors: Helmut Bechtel; Romolo Muttoni
Original assignee: Rollei Werke Franke und Heidecke GmbH and Co KG
Current assignee: Rollei Werke Franke und Heidecke GmbH and Co KG
Priority date: 1975-10-18
Filing date: 1975-10-18
Publication date: 1977-04-21
Also published as: JPS5337743B2; DE2546823B2; GB1530969A; JPS5250723A; DE2546823C3

Description

HOLLEI-WERKE . . .. 17-10.1975

Franke & Heidecke Me.

Braunschweig

A IO32 - f.

Patentanmeldung

Einrichtung zur Belichtungsmessung, -steuerung und -anzeige für eine fotografische Kamera.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Belichtungsmessung, -anzeige und Belichtungssteuerung für eine fotografische Kamera mit einer zur Belichtungsmessung und Belichtungssteuerung umschaltbaren elektronischen Schaltungsanordnung, einem fotoelektrischen Wandler, dessen lichtabhängiger Fotostrom in der Belichtungsmeßphase und in der Belichtungssteuerphase der Schaltungsanordnung zur Bestimmung der herrschenden Objektleuchtdichte dient, und einem Ladekondensator zur Integration des Potostromes in der Belichtungsphase der Schaltungsanordnung.

Solche Einrichtungen haben den Vorteil, daß nur ein einziger fotoelektrischer Wandler vorgesehen zu werden braucht, der sowohl zur Belichtungsmessung und Anzeige

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als auch, zur automatischen Belichtungssteuerung der Kamera herangezogen wird. Es muß lediglich dafür gesorgt werden, daß der lichtelektrische Wandler von der Meßschaltung auf die Steuerschaltung umgeschaltet wird.

Bei einer bekannten Schaltungsanordnung dieser Art ist ein Umschalter vorgesehen, der bei Betätigung des Auslösers den fotoelektrischen Wandler in Reihe zu dem Ladekondensator schaltet, wobei die durch Integration des Fotostromes an den Ladekondensator anstehende Spannung am Eingang der elektronischen Schaltungsanordnung zur Belichtungssteuerung anliegt. Bei Drücken der Maßtaste legt dieser Umschalter den

fotoelektrischen Wandler in Reihe mit einem Widerstand, wobei die an dem Widerstand abfallende Spannung dem Eingang der elektronischen Schaltungsanordnung zur Belichtungsmessung und -anzeige zugeführt wird.

Eine solche Schaltung arbeitet einwandfrei und mit geringstem technischen Aufwand, solange fotoelektrische Wandler, wie z.B. Fotowiderstände_; verwendet werden, die relativ große Fotoströme liefern.

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Solche Fotoströme rufen an dem relativ nieder-ohmigen Widerstand für die Belichtungsmessung einen Spannungsabfall hervor, der genügend groß ist, um ohne Schwierigkeit zur Belichtungsmessung und -anzeige verwendet werden zu können.

Der Kachteil solcher Fotowiderstände ist ihre relativ große Trägheit, die es nicht erlaubt, Belichtungsmessung und insbesondere die Belichtungssteuerung in extrem kurzen Zeiten durchzuführen. Aus diesem Grund und wegen weiterer nachteiliger Eigenschaften von CdS-Fotowiderständen₍wie Gedächtniseffekt, Alterungserscheinungen und nichtexakt linearer Kennlinie, geht man mehr und mehr dazu über, anstelle der Fotowiderstände Siliziumfotodioden zu verwenden. Siliziumfotodioden liefern jedoch nur sehr geringe Fotoströme in der Größenordnung von pico Ampere, so daß man für den Fall, in welchem man die bisherige Art der Belichtungsmessung beibehalten wollte, gezwungen wäre, den Widerstand, auf welchem die Siliziumfotodiode zur Belichtung umgeschaltet wird, sehr hoch, d-h. im Giga-Ohm-Bereichj zu wählen. Um die Genauigkeit der Belichtungsmessung weiterhin einzuhalten, ist es aber erforderlich, die Isolationswiderstände des Umschalters noch höher zu wählen, damit keine das Meßergebnis verfälschende Kriechströme auftreten.

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Extrem hohe Isolationswiderstände sind aber technisch nur sehr schwer realisierbar und mit beträchtlichem technischen und kostenmäßigen Aufwand verbunden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Belichtungsmessung und zur Belichtungssteuerung für eine fotografische Kamera, bei welcher der fotoelektrische Wandler sowohl zur Belichtungsmessung als auch zur Belichtungssteuerung eingesetzt wird, so abzuändern, daß als fotoelektrischer Wandler eine Siliziumdiode verwendet werden kann, ohne daß dabei der Umschalter für die Belichtungsmessung und Belichtungssteuerung die eingangs erwähnten hohen Isolationswiderstände aufweisen muß, daß also gleichzeitig die bisher verwandten Umschalter beibehalten werden können.

Diese Aufgabe ist gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß der fotoelektrische Wandler und Ladekondensator an dem hochohmigen Eingang und die elektrische Schaltungsanordnung an dem niederohmigen Eingang eines zwischen Ein- und Ausgang eine Diodencharakteristik aufweisenden Impedanzwandlers angeschlossen sind und daß in der Belichtungsmeßphase der Schaltungsanordnung der Ladekondensator mit einem dem Fotostrom entgegengerichteten Impulsstrom konstanter Frequenz beaufschlagt ist.

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Durch diese Maßnahme wird einmal der Kondensator wie in bisher üblicher Weise als Integrationskondensator bei der Belichtungssteuerung benutzt und gleichzeitig auch zur Belichtungsmessuaig verwendet. Ein spezieller Widerstand für die Belichtungsmessung wie bei der bekannten Einrichtung ist nicht mehr erforderlich. Die Umschaltung der Schaltungsanordnung von Belichtungsmessung und Belichtungssteuerung erfolgt auf der niederohmigen Seite des Impedanzwandlers, so daß übliche Umschalter mit gebräuchlichen Isolationswiderständen eingesetzt werden können.

Zur Erzeugung des Impulsstromes ist vorgesehen, daß nach einer Weiterbildung der Erfindung die Schaltungsanordnung einen über eine Meßtaste einschaltbaren Oszillator aufweist, dessen Ausgang über ein RC-Glied mit dem Ausgang des Impedanzwandlers verbunden ist.

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Impedanzwandler als Sperrschicht-Feldeffekttransistor ausgebildet ist, das zwischen Gate und Drain des Feldeffektransistors der Ladekondensator und der fotoelektrische Wandler in Form einer Silizium-Fotodiode in Parallelschaltung angeschlossen sind und daß der Sourceanschiuß des Feldeffekttransistors einerseits über das EG-Glied an dem Ausgang des Oszillators und andererseits an dem Eingang eines mit einer Referenzspannung belegten Schwellwert-

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schalters angeschlossen ist, dessen Ausgang mit einem, das Verschlußschließen auslösenden Elektromagneten und einer Anzeigevorrichtung für ausreichende "bzw. nicht ausreichende Belichtung verbunden ist.

Vorzugsweise weist die Anzeigevorrichtung eine Leuchtdiode auf, die im Kollektor-Emitter-Stromkreis eines Transistors eingeschaltet ist, dessen Basis mit dem Ausgang des Schwellwertschalters verbunden ist. Die Leuchtdiode leuchtet auf, sobald ausreichende Belichtung gegeben ist und bleibt dunkel, wenn dies nicht der Fall ist.

Um eine Kontrolle über die Funktion der Anzeigevorrichtung zu erhalten, »wird nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zusätzlich die Kathode der Leuchtdiode mit dem Ausgang des Oszillators verbunden. Auf diese Weise wird die Leuchtdiode während der Belichtungsmeßphase bei nicht ausreichender Belichtung ein Blinksignal und bei ausreichender Belichtung wie vorstehend erwähnt, ein Dauerlicht abgeben. Ein Dunkelbleiben der Leuchtdiode signalisiert eine Funktionsstörung.

Zur Durchführung der Belichtungssteuerung ist in der elektronischen Schaltungsanordnung ein vom Verschluß betätigter, die Belichtungssteuerphase der

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Schaltungsanordnung einleitender Startschalter vorgesehen, der den Sourceanschluß des FeIdeffektransistors über den Widerstand des RC-Gliedes mit dem Minuspol der Kamerabatterie verbindet. Mit Schließen des Startschalters zu Beginn der Verschlußauslösung und mit öffnen des Startschalters bei der Verschlußöffnungsbewegung wird sichergestellt, daß die Lichtmessung zur Belichtungssteuerung am Nullpegel und exakt mit öffnen des Startschalters einsetzt.

Eine Weiteribildung der Erfindung sieht vor, daß der Widerstand des RC-Gliedes veränderbar ist. Dadurch^läßt sich in einfacher Weise bei der Belichtungssteuerung und Beliohtungsmessung die Filmempfindlichkeit des verwendeten Pilmmaterials in die elektronische Schaltungsanordnung als Meßgröße eingeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung wiedergegebenen Schaltplanes beschrieben.

Die Einrichtung zur Belichtungsmessung, -anzeige und -steuerung weist eine elektronische Schaltungsanordnung 1 auf, die an dem niederohmigen Ausgang

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. Z/feines Sperrschicht-Feldeffekttransistors (FEO?) 2 angeschlossen ist. An dem hochohmigen Eingang des FET 2 liegt die Parallelschaltung aus einer Siliziumfotodiode 3 und einem Ladekondensator 4· und zwar derart, daß die Anode der Fotodiode 3 mit dem Gate und die Kathode der Fotodiode über einen Widerstand 5 mit dem Drain des FET 2 verbunden. Der Verbindungspunkt von Kathode

der Fotodiode 3 und Widerstand 5 ist über eine Speiseleitung 6 und einen Einschalter 7 an den Pluspol der Kamerabatterie 8 angeschlossen. Der Minuspol der Kamerabatterie ist mit Schaltungsnull der Schaltanordnung verbunden.

Die Schaltungsanordnung 1 erhält einen mit einem Operationsverstärker gebildeten Schwellwertschalter 7, dessen invertierender Eingang mit einer an einem Spannungsteiler 9» 10 abgegriffenen Eeferenzspannung belegt ist. Der nichtinvertierende Eingang ist einerseits mit dem Source ans chi uß des FEG? 2 und andererseits über einen Widerstand 11 mit Schaltungsnull verbunden. Zwischen der Speiseleitung 6 und dem Ausgang des Schwellwertschalters 7 ist ein Elektromagnet 12 eingeschaltet, der im erregten Zustand den Verschluß in seiner geöffneten Stellung hält. Weiterhin ist der Ausgang des Schwellwertschalters an die Basis eines npn-Transistors 13 angeschlossen, in dessen Kollektorstromkreis die Reihenschaltung einer Leuchtdiode 14. und eines Widerstandes 15 709816/0663

angeordnet ist. Der Widerstand 15 ist mit der Speiseleitung 6 und der Emitter des Transistors mit Schaltungsnull verbunden.

Der Sourceanschluß des FET 2 ist über einen Widerstand 16 und einem Startschalter 17 mit Schaltungsnull verbunden. Der Startschalter 17 wird von dem Verschluß betätigt und zwar in der Weise, daß mit Betätigen des Auslösers der Schalter 1? geschlossen und bei Beginn der Verschlußöffnung wieder geöffnet wird.

Weiterhin enthält die Schaltungsanordnung 1 einen Oszillator 18, der über eine Meßtaste 19 eingeschaltet werden kann. Mit Schließen der Meßtaste ist der*Oszillator an_;die Speiseleitung 6 und an Schaltungsnull angeschlossen. Der Ausgang des Oszillators ist über einen Kondensator 20 und über den veränderbaren Widerstand 16, die zusammen ein RC-Glied bilden, mit dem Sourceanschluß des EET 2 verbunden. Darüber hinaus ist die Kathode der Leuchtdiode 14 über eine Diode 21 mit dem Ausgang des Oszillators 18 verbunden.

Die Schaltungsanordnung arbeitet in zwei durch Betätigen des nichtdargestellten Kameraauslösers und durch Betätigen der Meßtaste 19 eingeleitete Arbeitephasen, einmal in einer Belichtungsmeßphase

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und einmal in einer Belichtungssteuerphase. In beiden Fällen muß zunächst der Einschalter 7 geschlossen werden, um die Schaltungsanordnung betriebsbereit zu machen.

In der Belichtungssteuerphase wird mit Betätigen des Auslösers der Verschluß zur Öffnungsbewegung freigegeben und gleichzeitig der Startschalter 17 geschlossen. An der Source des FET stellt sich eine Spannung entsprechend, dem Teilerverhältnis der Widerstände 5 und 16 ein, wodurch der Kondensator 4- über die G-ate-Source-Strecke auf diese Spannung aufgeladen wird. Der Widerstand 16 ist entsprechend der Filmempfindlichkeit des verwendeten FiImmateials, eingestellt. Die Sourcespannung ist so niedrig, daß die Spannung am nichtinvertierenden Eingang des Schwellwertschalters weit unterhalb der Referenzspannung liegt. Der Ausgang des Schwellwertschalters 7 führt damit negatives Potential und der Elektromagnet 12 ist erregt und blockiert die Schließlamellen des Verschlusses in ihrer Offenstellung.

Sobald sich der Verschluß öffnet, wird der Startschalter 17 wieder geöffnet. Dadurch wird die Bindung des Sourceanschlusses an den Batterieminus der Kamerabatterie aufgehoben und der durch den

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Lichteinfall auf die Fotodiode 5 hervorgerufene Fotostrom beginnt den Ladekondensator 4- zu entladen. Damit wächst das Potential am Sourceanschiuß, das immer um den Spannungsabfall zwischen Gate und Source des FET niedriger als das Gatepotential des FET ist, an bis die Spannung am nichtinvertierenden Eingang des Schwellwertschalters der Referenzspannung am nichtinvertierenden Eingang entspricht. In diesem Moment kippt das Potential am Ausgang des Schwellwertschaters 7 um und wird positiv, wodurch der Elektromagnet 12 entregt wird und dieser die ■Schließ lamellen des Verschlusses zur Schließbewegung freigibt. Gleichzeitig wird der Transistor 13 leitend und durch die Leuchtdiode 1A- fließt ein Strom, der die Leuchtdiode 14 aufleuchten läßt.■

Zur Durchführung einer Belichtungsmessung vor einer fotografischen Aufnahme ist die Meßtaste 19 zu schließen. Die Schaltungsanordnung 1 arbeitet bei geöffnetem Startschalter 17 in der Belichtungsmeßphase. Mit Schließen der Meßtaste 19 wird der Oszillator 19 eingeschaltet, an dessen Ausgang rechteckförmige Impulse konstanter Frequenz auftreten. Diese Impulse werden über das RG-Glied 16, 20 differenziert und infolge der Diodenwirkung zwischen Gate und Source des FET 2 fließt Jeweils mit Auftreten der negativen

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« AS .

Spannungsimpulsflanke am Ausgang des Oszillators 18 im Ladekondensator 4 ein Strom, der dem Fotostrom entgegengesetzt gerichtet ist. Während der Fotostrom "bestrebt ist, den Kondensator 4 zu entladen, lädt dieser Impulsstrom wiederum den Ladekondensator 4-. Schließlifh stellt sich ein Gleichgewicht ein zwischen der Entladung des Kondensators durch den Fotostrom und der Aufladung des Kondensators durch den Impulsstrom über eine bestimmte Zeitdauer, so daß am Gate des FET 2 und damit an dessen Source ein bestimmtes Spannungspotential auftritt. Dieses Spannungspotential ist konstant und ändert sich nur mit sich änderndem Lichteinfall auf die Siliziumfotodiode 3· Ist die Beleuchtungsstärke des Aufnahmeobjektes für eine

exakte belichtete Aufnahme zu gering, so wird der Kondensator 4- durch den Impuls strom stärker aufgeladen, als durch den Fotostrom entladen. Das Potential an der Source des FET ist relativ niedrig, so daß die Spannung am nichtinvertierenden Eingang des Schwellwertschalters 7 unterhalb der Referenzspannung liegt. Am Ausgang des Schwellwertschalters 7 tritt negatives Potential auf und der Transistor 13 ist gesperrt. Während der Zeitdauer des Fließens des impulsförmigen Ladestromes für den Ladekondensator liegt das Kathodenpotential der Leuchtdiode 14 unterhalb ihres Anodenpotentials.

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Damit kann ein Strom durch die Leuchtdiode 14 fließen und die Leuchtdiode blinkt mit konstanter Frequenz. Im Bereich, in welchem die Spannung am Sourceanschiuß des FET 2 sich der Referenzspannung, nähert, blinkt die Leuchtdiode 14 mit unterschiedlichem Tastverhältnis und zwar leuchtet sie innerhalb einer Blinkperode, ausgehend vom Tastverhältnis 1:1, um so länger auf, je geringer der Spannungsunterschied zwischen der Sourcespannung und der Referenzspannung ist. Reicht die Beleuchtungsstärke des Aufnahmeobjektes für eine ausreichende Belichtung der fotografischen Aufnahme aus oder ist die größer als erforderlich, so ist das auf die Fotodiode 3 fallende Licht so hoch, daß ein so großer Fotostrom fließt, daß der Ladekondensator, if stärker entladen wird als er mittels des vom Oszillator 18 herrührenden Impulsstromes geladen werden kann. Das Potential am Sourceanschiuß des FET 2 ist dann so hoch, daß die Spannung am nichtinvertierenden Eingang des Schwellwertschalters gleich der Referenzspannung ist oder diese übersteigt. Damit tritt am Ausgang des Schwellwertschalters positives Potential auf, der Transistor 13 wird leitend und legt die Kathode der Leuchtdiode 14 an Batterieminus. Die Leuchtdiode zeigt Dauerlicht. Dem Bedienenden wird also durch Blinken der Leuchtdiode 14 nicht ausreieheiiide Beleuchtungsverhältnisse und durch Dauerlicht der Leuchtdiode 14 ausreichende Beleuchtungsverhältnisse signalisiert. *

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Bei einem Programmverschluß kann man die Schwelle zwischen Blinken und Duaerlicht der Leuchtdiode so einstellen, daß "beispielsweise das Blinken der Leuchtdiode dem Fotografierenden signalisiert, daß die zu erwartende Belichtungszeit 1/30 Sekunde oder darunter ist und somit Aufnahmen aus der Hand nicht mehr möglich sind. Zeigfcdie Leuchtdiode Dauerlicht, so können Aufnahmen aus der freien Hand gemacht werden.

Der Widerstand 11 dient dazu, die Entladung des Kondensators 20 sicherzustellen.

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Claims

ROLLEI-WERKE
Pranke & Heidecke
Braunschweig

A 1032 1^.10.1975

Patentansprüche

/ Iy Einrichtung zur Belichtungsmessung, -anzeige und Belichtungssteuerung für eine fotografische Kamera mit einer zur Belichtungsmessung und Belichtungssteuerung umschaltbaren elektronischen Schaltungsanordnung, einem fotöelektrischen Wandler, dessen lichtabhängiger Fotostrom in der Belichtungsmeßphase und in der Belichtungssteuerphase der Schaltungsanordnung zur Bestimmung der herrschenden Objektleuchtdichte dient, und einem Ladekondensator zur Integration des Potostromes in der Belichtungsphase der Schaltungsanordnung, dadurch gekennz β i c hn et, daß der fotoelektrische Wandler (3) und der Ladekondensator (4-) an dem hochohmigen Eingang und die elektronische Schaltungsanordnung (1) an dem niederohmigen Eingang eines zwischen Ein- und Ausgang eine

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- X.

Diodencharakteristik aufweisenden Impedanzwandlers angeschlossen sind und daß in der Belichtungsmeßphase der Schaltungsanordnung der Ladekondensator

dem
mit einem Fotostrom entgegengerichteten Impulsstrom konstanter Frequenz beaufschlag ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (1) einen über eine Meßtaste (19) einschaltbaren Oszillator (18) aufweist, dessen Ausgang über ein RC-Glied (16, 20) mit dem Ausgang des Impedanzwandlers verbunden ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet", daß der Impedanzwandler als/Sperrschichtfeldefekttransistor (2) ausgebildet ist, daß zwischen Gate und Drain des Feidefekttransistors der Ladekondensator (4-) und der als Silizium-Fotodiode ausgebildete fotoelektrische Wandler (3) in Parallelschaltung angeschlossen sind und daß der Sourceanschluß des Feidefekttransistors einerseits über das RC-Glied (16, 20) an dem Ausgang des Oszillators (18) und andererseits an dem Eingang eines mit einer Referenzspannung belegten Schwellwertschalters (7) angeschlossen ist, dessen Ausgang mit einem das Verschlußschließen bewirkenden Elektromagneten (12) und einer Vorrichtung zum Anzeigen ausreichender bzw. nicht ausreichender Belichtung verbunden ist. 709816/0663
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung eine Leuchtdiode (14) ■aufweist, die im Kollektor-Emitter-Stromkreis eines Transistors eingeschaltet ist, dessen Basis mit dem Ausgang des Schwellwertschalter (7) verbunden ist,
5· Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode der Leuchtdiode (14) über eine Diode (21) mit dem Ausgang des Oszillators (18) verbunden ist.

• ■*
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sourceanschluß des Sperrschicht-Feldefekttransistors (2) über den Widerstand (16) des RG-Gliedes (16,20) und über einen vom Verschluß betätigten, die Belichtungssteuerphase der Schaltungsanordnung (1) einleitenden Startschalter (17) mit dem Minuspol der Kamerabatterie (8) verbunden ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand des EC-Gliedes veränderbar ist.

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