DE2632893A1

DE2632893A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung der belichtungszeit bei einer photographischen kamera

Info

Publication number: DE2632893A1
Application number: DE19762632893
Authority: DE
Inventors: Kazuo Shiozawa; Kiziro Suzuki; Yasuo Uchida
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1975-07-21
Filing date: 1976-07-21
Publication date: 1977-01-27
Also published as: JPS552857B2; JPS5212828A; DE2632893C3; US4214826A; GB1531888A; DE2632893B2

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Belichtungszeit bei einer photographischen Kamera

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Steuerung der Belichtungszeit bei einer photographischen Kameraβ

Zur Überprüfung der Belichtungsgenauigkeit, die durch das Belichtungssteuersystem einer Kamera gewährleistet wird, wurde bisher im allgemeinen die Lichtmenge gemessen, die auf eine Bildebene zu dem Zeitpunkt fällt, wenn die Belichtung mit einer Fläche, durch welche das auftreffende Licht gleichmäßig gestreut wird, zugewandter Kamera vorgenommen wird_e Beim praktischen Photo· graphieren, bei dem eine Vielfalt von Aufnahmeobjekten aufgenommen werden soll, deren Helligkeit in den einzelnen Flächenbereiohen unterschiedlich ist, konnte jedoch mit dem auf die bisher übliche Weise eingestellten Belichtungssteuersystem nicht ohne weiteres eine richtige Belichtung erzielt werden.

Wenn beispielsweise die Bildebene in neun gleich große Abschnitte unterteilt ist, in denen jeweils ein kleines photoelektrisches Element angeordnet ist, und ein Objekt aufgenommen werden soll,

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ORIGINAL INSPECTED

dessen Helligkeit in jedem Abschnitt der Bildebene verschieden ist, wobei dieser Unterschied in einen photometrischen Wert von weniger als 2 EV umgewandelt wird, läßt sich ein zufriedenstellendes Ergebnis mittels des Belichtungsmeßverfahrens auf der Grundlage der photometrischen Messung dann erzielen, wenn besonders der Mittelteil der Bildebene ausgewertet wird. Wenn allerdings ein Aufnahmeobjekt, z.B. eine mit der Sonne im Rücken stehende Person und die Sonne selbst, mit unterschiedlicher Helligkeit auf jedem Abschnitt der Bildebene, wobei dieser(HeIlIgkelts^Unterschied in einen photometrischen Wert von mehr als 2 EV umgewandelt wird, aufgenommen werden soll, erweist es sich, daß mit dem üblichen Einstellverfahren keine einwandfreie Belichtung erzielt werden kann.

Für die Lösung dieses Problems sind vielfältige Maßnahmen vorgeschlagen worden. Die wichtigste Lösungsmöglichkeit für dieses Problem liegt in der Bestimmung, in welchem Teil der Bildebene der Photograph sein Bildthema unterbringt und wie er den hierfür geeigneten Belichtungswert beurteilt.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Lösung dieses Problems auf der Grundlage eines einfachen Prinzips, insbesondere aber die Schaffung eines verbesserten Verfahrens und einer Vorrichtung zur Steuerung der Belichtungszelt beim Photographieren eines Aufnahmeobjekts, dessen Helligkeit In jedem Oberflächenbereich verschieden ist.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Maßnahmen gelöst.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

PIg. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung einer Gruppe von photoelektrischen Elementen,

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«en

Fig. 2a und 2b graphische Darstellung? der Verteilung der Ausgangssignale der photoelektrischen Elemente bei der Aufnahme eines Objekts, dessen Helligkeit in den einzelnen Oberflächenbereichen jeweils unterschiedlich ist,

Pig· 3 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 4 ein Schaltbild einer speziellen Ausführungsform der Erfindung·

Im folgenden ist nunmehr das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip erläutert·

Dieses Prinzip ist nicht rein theoretischer, sondern experimenteller und statistischer Natur aufgrund der praktischen Aufnahme verschiedener Aufnahmeobjekte·

Es sei angenommen, daß kleine photoelektrische Elemente in einer Zahl η in der Bildebene gemäß Fig. 1 angeordnet und die Ausgangssignale dieser Elemente mit P₁, P₂, .P, ··· P_n bezeichnet sind» Wenn ein Aufnahmeobjekt, dessen Helligkeit in jedem Flächenbereich verschieden ist, aufgenommen werden soll, läßt sich die Beziehung bzw· das Verhältnis zwischen den Ausgangssignalen der einzelnen photoelektrischen Elemente durch eine der folgenden Formeln 1 oder 2 ausdrücken:

^P1 = ^P2 * h "- ^Pn» ^Pi _

P₁ = P₂ = P₃ ...· '-. Ρ_η«Ρ_± ......(2)

worin P| ein Ausgangssignal bedeutet, das sich beträchtlich von demjenigen jedes photoelektrischen Elements unterscheidet·

Da dieser Fall nicht auf einen Wert P₁ beschränkt ist, dessen Ausgangsßignal sich beträchtlich von demjenigen jedes photo-

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elektrischen Elements unterscheidet, kann je nach der Zahl der photoelektrischen Elemente, der Anordnung dieser Elemente auf der Bildebene und den für das Aufnahmeobjekt zutreffenden Bedingungen ohne weiteres angenommen werden, daß die Beziehung zwischen den Ausgangssignalen der photoelektrischen Elemente den Fig. 2a und 2b entspricht, deren Kurven bzw. Kennlinien die Verteilung der Ausgangssignale bei der Aufnahme eines Objekts mit bereichsweise unterschiedlicher Helligkeit zeigen· Die Kurve von Fig. 2a gilt für den Fall, daß der Unterschied zwischen den Ausgangssignalen der photoelektrischen Elemente 5"EV übersteigt, d.h. wenn sich die Beziehung zwischen den Ausgangssignalen dieser Elemente durch Formel (1) ausdrücken läßt, während die Kurve gemäß Fig. 2b die durch Formel (2) ausdrüßkbare Beziehung angibt.

Im folgenden sei angenommen, daß ein Objekt aufgenommen werden soll, dessen bereichsweiser Helligkeitsunterschied normal ist und in einen photometrischen Wert bzw. Lichtwert gleich 2 EV umgewandelt werden kann. FaHs sich die Beziehung zwischen den Ausgangssignalen der photoelektrischen Elemente durch die Formel (1) ausdrücken läßt, kann angenommen werden, daß es sich beim Aufnahmeobjekt um eine Person auf einer Skipiste, eine mit der Sonne im Rücken vor einem Fenster stehende Person oder ein unter blauem Himmel fliegendes Flugzeug handelt. Läßt sich diese Beziehung andererseits durch Formel (2) ausdrücken, so kann angenommen werden, daß es sich beim Aufnahmeobjekt um eine auf einer Bühne im Scheinwerferlicht stehende Person, eine weiße Blume auf geschlossenem schwarzen Hintergrund oder die auf- oder untergehende Sonne selbst handelt. Nach statistischen Ergebnissen wurde dabei in beiden Fällen der Formeln (1) und (2) - ausgenommen den Fall, daß bei der Aufnahme ein Spezialtffekt angestrebt wird gefunden, daß die für diese Aufnahmevorhaben zweckmäßigsten Belichtungen durch Belichtung mit einem Lichtpegel von P.. oder einem P^ angenäherten Lichtpegel erreicht werden können.

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Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, daß die richtige Belichtung für ein Aufnahmeobjekt mit bereichsweise unterschiedlicher Helligkeit durch automatisches Auffinden der vorgenannten Tatsache oder Erscheinung erzielt werden kann.

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und Pig· 4 zeigt ein Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung« Gemäß Fig» 4 sind Photodioden PD₁, PDp ... PD vorgesehen, die in der Bildebene einer Kamera oder in einer neben und parallel zur Bildebene liegenden Ebene angeordnet sind und deren Photoströme durch einen logarithmischen Verstärker logarithmisch verstärkt und in Spannungen P₁, P₂, P., .·· P umgewandelt werden. Der logarithmische Verstärker umfaßt log Dioden D₁, D₂ ··· D_n und Operationsverstärker A₁, A₂ ... A mit hoher Eingangsimpedanz,

Ein Hauptschalter SW ist mit der Verschlußauslösebetätigung gekoppelt, und wenn dieser Hauptschalter geschlossen wird, wird ein Kanalumschaltkreis CS in Betrieb gesetzt, welcher fortschreitend und auf Zeitteilerbasis Analogschalter AG₁, AG₂ ··. AG_n in der vorgeschalteten Stufe schließt. Infolgedessen werden die von den Klemmen der Analogschalter zugeführten logarithmischen Spannungen P., P₂ ... P einem Schaltkreis PH zum Feststellen und Halten (Speichern) des maximalen Ausgangswerts sowie einem Schaltkreis VH zum Feststellen und Halten des kleinsten Ausgangswerts eingegeben, so daß die Höchstspannung P max und die Mindestspannung P min durch diese Schaltkreise festgestellt bzw. abgegriffen und gehalten werden können.

Wenn alle Analogschalter AG₁, AG₂ ··· AG durch den Kanalumschalt· kreis CS geschlossen sind, werden die von den anderen Klemmen der Analogschalter gelieferten Ausgangssignale P₁, P₂ ··· P_n einem Schaltkreis MH zur Ermittlung und zum Halten des Durchschnittswerts eingegeben, so daß der Durchschnittswert P mean der Ausgangssignale P₁, P₂ »·. P durch den Schaltkreis MH ermittelt und gehalten werden kann.

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Nach Abschluß des beschriebenen Vorgangs wird die Subtraktion zwischen Höchst- und Mindestwerten (P max - P min) durch einen Operationsverstärker OP₁ durchgeführt, während der Mittelwert zwischen Höchst- und Mindestwerten (P max + P min j 2) durch einen anderen Operationsverstärker OP₂ ermittelt wird. Sodann wird die von der Subtraktion zwischen Mindest- und Höchstwert (P max - P min) erhaltene Differensspannung mit einer vorbestimmten Spannung £ durch einen in der nachgeschalteten Stufe angeordneten Komparator CP.. verglichen, so daß im Fall von P max - P min < S bestimmt werden kann, daß das Aufnahmeobjekt keine sehr großen bereichsweisen Helligkeitsunterschiede aufweist, während es im Fall von P max - P min ><£ große bereichsweise Helligkeitsunterschiede besitzt«

Im Fall von P max - P min < S bleibt nämlich der Komparator CP₁ im AUS- bzw. Sperrzustand, während ein Analogschalter AS-* in der nachgeschalteten Stufe durch einen Umsetzer G-, geschlossen wird, so daß die Mittelwertbestimraungs- und -meßsehaltung MH einen Mittelwert P₁ + Pp -f- .·· + I*_n/ß &ls Ausgangssignal abgibt. Im Fall von P max - P minxJ wird bestimmt, ob der Hintergrund weiß (bzw„ viele helle Abschnitte aufweist) oder schwarz ist (bzw. viele dunkle Abschnitte enthält), was mit dem auf noch zu beschreibende Weise erhaltenen Ergebnis kombiniert wird, so daß P max oder P min oder ein sich P max oder P min annähernder Wert als Ausgangssignal von der Schaltung MH abgegeben wird.

Dn letzteren Fall tfrd die Bestimmung, ob der Hintergrund weiß oder schwarz ist, in der Weise vorgenommen, daß der Mittelwert P max + P min / 2 sowie der Durchschnittswert P mean durch einen weiteren Komparator CPp miteinander verglichen werden. Wenn nämlich der Mittelwert größer ist als der Durchschnittswert, wird bestimmt, daß der Hintergrund schwarz ist, weil das Aufnahmeobjekt häufig dunkle Gesamtabschnitte aufweist. Ist der Durchschnittswert dagegen größer als der Mittelwert, so wird der Hintergrund als weiß bestimmt, weil das Aufnahmeobjekt weitgehend helle Gesamtabschnitte aufweist.

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Palls sich beim Vergleich von Mittel- und Durchschnittswert das Ergebnis P max + P min/2 > P mean einstellt, wird der andere Komparator CP₂ eingeschaltete Wenn sich der Komparator CP₁ ebenfalls im Zustand P max - P min>£ befindet und zu diesem Zeitpunkt durch- oder eingeschaltet ist, wird ein UND-Glied G₁ durchgeschaltet und der Analogschalter AS₁ geschlossen, um dabei den Wert P max als Ausgangssignal abzugeben· Ist dagegen der Durchschnittswert größer als der Mittelwert, wird der andere bzw· zweite Komparator CP_g abgeschaltet bzw, gesperrt. Da das AUS-Signal zu diesem Zeitpunkt durch einen Umsetzer G^ umgesetzt wird, wird ein UND-Glied G₂ durchgeschaltet und ein Analogschalter AS₂ geschlossen, so daß der Wert P min als Ausgangssignal abgegeben wird«

Diese Beziehungen lassen sich wie folgt tabellarisch zusammenfassen:

Bedingung

CP₁

CP₂ AS

Ausgang

P max - P min C 8

0 oder 1 AS, EIN P mean

P max - P min > ο

P max -j- P min 2>

P mean

1 AS₁ EIN

P max

P max - P min > ö P max + P min

<P mean

AS₂ EIN

P min

Diese Ausgangssignale werden selbst als Information für den an sich bekannten elektrischen'Kameraverschluß oder für die automatische Blendensteuerung benutzt*

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Wie vorstehend erläutert, bietet die Erfindung den wesentlichen Vorteil, daß die Aufnahmeobjekte sowohl bei normalen als auch bei großen Helligkeitsunterschieden in den einzelnen Oberflächenbereichen automatisch bewertet bzw. gemessen werden, um einen für jedes Aufnahmeobjekt geeignetem richtigen Belichtungswert zu gewährleisten. Obgleich bei der dargestellten Ausführungsform das Helligkeitsschema eines Aufnahmeobjekts durch Vergleich von Analoggrößen bewertet wird, kann diese Bewertung auch digital erfolgen. Beim Photographieren eines Aufnahmeobjekts, dessen Helligkeitsunterschiede in den einzelnen Oberflächenbereichen quantitativ normal sind, kann der Fall eintreten, daß der Mittel- oder Durchschnittswert der Ausgangssignale der verschiedenen, nahe der Mitte der Bildebene angeordneten photoelektrischen Elemente anstelle des Werts P mean benutzt wird. Bei der Aufnahme eines Objekts mit großen Helligkeitsunterschieden in den einzelnen Oberflächenbereichen können weiterhin die Ausgangssignale in der Form von P max + α, oder P min + ß statt in der Form von P max bzw. P min benutzt werden.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Steuerung der Belichtungszeit bei einer photographischen Kamera, dadurch gekennzeichnet, daß die Helligkeit eines Aufnahmeobjekts in seinen einzelnen Oberflächenbereichen mittels einer Anzahl von photoelektrischen Elementen gemessen wird, die in weiter Verteilung in der Bildebene der Kamera oder in einer Position nahe der Bildebene angeordnet sind, wo das vom Aufnahmeobjekt reflektierte Licht empfangen wird, daß die Höchst- .und Mindestwerte der durch die einzelnen photoelektrischen Elemente gelieferten Ausgangssignale ° ermittelt werden, daß festgestellt wird, ob der Unterschied zwischen Höchst- und Mindestwerten einen vorbestimmten Wert übersteigt und daß die Betriebsart für die Belichtungs(zeit)-bestimmung durch das Meßsignal entsprechend umgeschaltet wird.

2ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtungs(zeit)bestimmung auf der Grundlage eines Helligkeit spegels entsprechend dem Höchstwert oder nahezu entsprechend dem Höchstwert vorgenommen wird, wenn der Unterschied zwischen den Höchst- und Mindestwerten der durch die einzelnen photoelektrischen Elemente gelieferten Ausgangssignale den vorbestimmten Wert übersteigt und die Zahl der photoelektrischen Elemente, die Ausgangssignale nahe dem Höchstwert liefern, klein ist, während diese Bestimmung auf der Grundlage eines Helligkeitspegels entsprechend oder nahezu entsprechend dem Mindestwert erfolgt, wenn der Unterschied zwischen den Höchst- und Mindestwerten der durch die einzelnen photoelektrischen Elemente gelieferten Ausgangssignale den vorbestimmten Wert übersteigt und die Zahl der photoelektrischen Elemente, die Ausgangssignale nahe am Mindestwert liefern, klein ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtungs(zeit)bestimmung auf der Grundlage eines Hellig-

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keitspegels entsprechend dem Durchschnittswert der durch alle oder nahezu alle photoelektrischen Elemente gelieferten Ausgangssignale oder entsprechend dem Mittelwert von Hochstund Mindestwerten erfolgt, wenn der Unterschied zwischen den Höchst- und Mindestwerten der durch die einzelnen photoelektrischen Elemente gelieferten Ausgangssignale Im Bereich des vorbestimmten Werts liegt.

U-· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bellehtungs(zeit)bestimmung auf der Grundlage eines Helligkeitspegels entsprechend oder nahezu entsprechend dem Mindestwert erfolgt, wenn der Unterschied zwischen den Höchst- und Mindestwerten der durch die einzelen photoelektrischen Elemente gelieferten Ausgangssignale den vorbestimmten Wert übersteigt und der Durchschnittswert aus den Ausgangssignalen aller photoelektrischen Elemente mit dem Mittelwert der Höchst- und Mindestwerte verglichen und als den Mittelwert übersteigend festgestellt wird, während diese Bestimmung auf der Grundlage eines Helligkeitspegels entsprechend oder nahezu entsprechend dem Höchstwert erfolgt, wenn der Durchschnittswert kleiner Ist als der Mittelwert,

5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal jedes photoelektrischen Elements nach der Umwandlung in einen logarithmischen Wert verglichen und verarbeitet wird.

6« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal Jedes photoelektrischen Elements nach der Umwandlung in einen logarithmischen Wert verglichen und verarbeitet wird und daß die photoelektrischen Elemente zu dem Zeitpunkt, an welchem das Ausgangssignal jedes photoelektrischen Elements verarbeitet und gehalten wird, fortlaufend elektrisch abgetastet werden«,

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7· Vorrichtimg zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Anzahl von photoelektrischen Elementen zur Messung der Helligkeit eines Aufnahmeobjekts in dessen einzelnen Oberflächenbereichen, wobei diese Elemente in weiter Verteilung auf der Bildebene der Kamera oder in einer Position nahe der Bildebene angeordnet sind, wo das vom Aufnahmeobjekt reflektierte Licht aufgefangen wird, durch eine Einrichtung zur Bestimmung, ob der Unterschied zwischen den Höchst- und Mindestwerten der durch die einzelnen photoelektrischen Elemente gelieferten Ausgangssignale einen vorbestimmten Wert übersteigt oder nicht, und durch eine Einrichtung zum Umschalten der Betriebsart für die Bestimmung der Belichtungszeit in Abhängigkeit vom Meßsignal.

8· Vorrichtung nach Anspruch 7# dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigeeinrichtung zur Wiedergabe der Helligkeitswerte eines Aufnahmeobjekts in der Weise, daß Höchst- und Mindesthelligkeitswerte in Belichtungszeitindizes bzw. -angaben umgewandelt sind, vorgesehen ist.

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