DE2632893B2

DE2632893B2 - Schaltung zur Steuerung der Belichtung einer Fotokamera

Info

Publication number: DE2632893B2
Application number: DE2632893A
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: 1978-07-13
Also published as: JPS5212828A; DE2632893C3; GB1531888A; JPS552857B2; DE2632893A1; US4214826A

Description

derart zu schaffen, daß die Belichtung verbessert gesteuert wird, wobei eine brauchbare Belichtung automatisch auf der Basis der Helligkeitsverteilung des Objektes bestimmt wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden "> Merkmale des Anspruchs I gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Darin ι» zeigt

F i g. t eine schematische Darstellung der Anordnung einer Gruppe von fotoelektrischen Wandlern bzw. Elementen,

F i g. 2a und 2b graphische Darstellungen der ι > Verteilung der Ausgangssignale der photoelektrischen Elemente bei der Aufnahme eines Objekts, dessen Helligkeit in den einzelnen Oberflächenbereichen jeweils unterschiedlich ist,

Fig.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 zugrunde liegende Prinzip erläutert. 2~>

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

Es sei angenommen, daß kleine photoelektrische J< > Elemente in einer Zahl η in der Bildebene gemäß Fi 5.1 angeordnet und die Ausgangssignale dieser Elemente mit Pi, P₂, Pj ... 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 = P₃

P₁ = P₂ = Pj

= P_n

= P_n

p₍, (I)

P₁ ,, (2)

worin P\ ein Ausgangssignal bedeutet, das sich beträchtlich von demjenigen jedes photoelektrischen Elements unterscheidet.

Da dieser Fall nicht auf einen Wert Pi beschränkt ist, dessen Ausgangssignal sich beträchtlich von demjenigen jedes photoelektrischen 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 3eziehung zwischen den Ausgangssignalen der photoelektrischen Elemente den F i g. 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 F i g. 2a gilt für den Fall, daß der Unterschied zwischen t>o den Ausgangssignalen der photoelektrischen Elemente OEV übersteigt, d. h., wenn sich die Beziehung zwischen den Ausgangssignalen dieser Elemente durch Formel (1) ausdrücken läßt, während die Kurve gemäß F i g. 2b die durch Formel (2) ausdrückbare Beziehung angibt. *>■>

Im folgenden sei angenommen, daß ein Objekt aufgenommen werden soll, dessen bereichsweiser Helligkeitsunterschied normal ist und in einem photometrischen Wert bzw. Lichtwert gleich 2 EV umgewandelt werden kann. Falls 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) ausdrükken, 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 Spezialeffekt angestrebt wird — gefunden, daß die für diese Aufnahmevorhaben zweckmäßigsten Belichtungen durch Belichtung mit einem Lichtpegel von P, oder einen P, angenäherten Lichtpegef erreicht werden können.

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.

F i g. 3 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und F i g. 4 zeigt ein Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung. Gemäß Fig.4 sind Photodioden PDi, PD₂ ■ ■ ■ PD_n 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 Pi, Pi, Pi ... P_n umgewandelt werden. Der lcgarithmische Verstärker umfaßt log Dioden D\, Di ... D_n und Operationsverstärker A], Ai... A_n mit hoher Eingangsimpedanz.

Ein Hauptschalter 5 W ist mit der Verschlußauslösebetätigung gekoppelt, und wenn dieser Hauptschalter geschlossen wird, wird ein Kanalumschaltkreis CS in Betrieb gesetzt, welcher fortschreitend und auf Zeitteilerbasis Analogschalter AG], ACi ■■■ AG_n in der vorgeschalteten Stufe schließt. Infolgedessen werden die von den Klemmen der Analogschalter zugeführten logarithmischen Spannungen Pi, P2 ... P_n einem Schaltkreis PH zum Feststellen und Halten (Speichern) des maximalen Ausgangswerts sowie einem Schaltkreis VHzum 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 AG], AGi ■ ■ ■ AG_n durch den Kanalumschaltkreis CS geschlossen sind, werden die von den anderen Klemmen der Analogschalter gelieferten Ausgangssignale Pi, Pi ■ ■ ■ P_n einem Schaltkreis MH zur Ermittlung und zum Halten des Durchschnittswerts eingegeben, so daß der Durchschnittswert Pmean der Ausgangssignale Pi, Pi... P_n durch den Schaltkreis MH ermittelt und gehalten werden kann.

Nach Abischluß des beschriebenen Vorgangs wird die Subtraktion zwischen Höchst- und Mindestwerten (Pmax-Pmin) durch einen Operationsverstärker OPi durchgeführt, während der Mittelwert zwischen Höchst- und Mindestwerten (P max+ P min : 2) durch einen anderen Operationsverstärker OPi ermittelt wird.

Sodann wird die von der Subtraktion zwischen Mindest- und Höchstwert (Prnax-Pmin) erhaltene Differenzspannung mit einer vorbestimmten Spannung ό durch einen in der nachgeschalteten Stufe angeordneten Komparator CPi verglichen, so daß im Fall von ^r> Pmax-Pmin £ δ bestimmt werden kann, daß das Aufnahmeobjekt keine sehr großen bereichsweisen Helligkeitsunterschiede aufweist, während es im Fall von Pmax-Pmin > <5 große bereichsweise Helligkeitsunterschiede besitzt. ίο

Im Fall von Pmax-Pmin < ö bleibt nämlich der Komparator CPi im AUS- bzw. Sperrzustand, während ein Analogschalter AS^ in der nachgeschalteten Stufe durch einen Umsetzer Gi geschlossen wird, so daß die Mittelwertbestimmungs- und -meßschaltung MH einen Mittelwert

P, + P₂+ ...+P_nZn

als Ausgangssignal abgibt. Im Fall von Pmax — Pmin><5 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 MHabgegeben wird.

Im letzteren Fall wird die Bestimmung, ob der Hintergrund weiß oder schwarz ist, in der Weise vorgenommen, daß der Mittelwert Pmax + Pmin/2 sowie der Durchschnittswert Pmean durch einen weiteren Komparator CP2 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.

Falls sich beim Vergleich von Mittel- und Durchschnittswert das Ergebnis Pmax + Pmin/2 > Pmean einstellt, wird der andere Komparator CP2 eingeschaltet. Wenn sich der Komparator CPi ebenfalls im Zustand Pmax-Pmin > <5 befindet und zu diesem Zeitpunkt durch- oder eingeschaltet ist, wird ein UND-Glied G, durchgeschaltet und der Analogschalter AS, geschlossen, um dabei den Wert P max als Ausgangssignal abzugeben. 1st dagegen der Durchschnittswert größer als der Mittelwert, wird der andere bzw. zweite Komparator CP2 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

CV₁

AS

Ausgang

Pmax - Pmin S δ

Pmax - Pmin > δ
Pmax + Pmin

δ Pmean

0 oder 1

AS₃ EIN
AS, EIN

Pmean
Pmax

Pmax - Pmin > δ
Pmax + Pmin

< Pmean

AS, EIN

Pmin

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

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 geeigneten, 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 Pmean 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 Ptn'm±ß statt in der Form von Pmax bzw. Pmin benutzt werden.

Hierzu 2 Blatt Zcicliniinucn

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltung zur Steuerung der Belichtung einer Fotokamera mit mehreren in oder nahe der Bildebene verteilt angeordneten, fotoelektrischen ί Wandler, deren Ausgangssignale in je einem Schaltkreis nach Minimum- und Maximumwerten bestimmt und in einem Schaltkreis für die Differenzwertbildung zur Bestimmung eines Durchschnittwertes verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sollschaltkeis (CP\) vorgesehen ist, in welchem festgestellt wird, ob das von dem Schaltkreis (OP\) für die Differenzwertbildung gelieferte Signal einen vorbestimmten Wert überschreitet und daß in einem Vergleicherschaltkreis r> (CP2) die von einem mit Minimum- und Maximumwerten beaufschlagten Mittelwertschaltkreis (OP2) und von einem mit Ausgangswerten der fotoeJektrischßn Wandler (Pt-P_n) beaufschlagten Durchschnittswertschaltkreis (MH) gelieferten Signale verglichen werden, daß ein Belichtungsschaltkreis (Gs, AS₃) vorgesehen ist, welcher auf der Basis der von dem Durchschnittswertschaltkreis (MH) gelieferten Signale gesteuert wird, wenn das jeweilige Signal aus dem Soll-Schaltkreis (CPt) innerhalb des 2^r> vorbestimmten ό-EV-Wertes liegt, daß ein Belichtungsschaltkreis (G₂, G₄, AS₂) vorgesehen ist, der auf der Basis des vom Schaltkreis (VH) für Minimumwerte gelieferten kleinsten Signals angesteuert wird, wenn das von dem Soll-Schaltkreis (CPi) gelieferte jo Signal außerhalb des vorbestimmten o-EV-Wertes liegt und das von dem Vergleicherschaltkreis (CP₂) gelieferte Signal zeigt, daß das von dem Mittelwertschaltkreis (OP₂) gelieferte Signal kleiner ist als das von dem Durchschnittswertschaltkreis (MH) gelie- r> ferte Signal, daß ein Belichtungsschaltkreis (G_u ASt) vorgesehen ist, der auf der Basis des vom Schaltkreis (GH) für Maximumwerte gelieferten größten Signals angesteuert wird, wenn das von dem Soll-Schaltkreis (CP₁) gelieferte Signal außerhalb des vorbestimmten δ-EV-Wertes liegt und wenn das von dem Vergleicherschaltkreis (CP₂) gelieferte Signal zeigt, daß das von dem Mittelwertschaltkreis (OPi) gelieferte Signal größer ist, als das von dem Durchschnittswertschaltkreis (MH) gelieferte Signal.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Belichtungsschaltkreis vorgesehen ist, welcher auf der Basis des von dem Mittelwertschaltkreis (OP₂) gelieferten Signals angesteuert wird, wenn das Ausgangssignal aus dem Soll-Schaltkreis (CPi) innerhalb des vorbestimmten O-EV-Wertes liegt.

3. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß Umsetzschaltkreise (A_n) zur Umsetzung jedes aus den fotoelektrischen Wandlern (PDi bis PD_n) kommenden Ausgangssignale in einen logarithmischen Wert vorgesehen sind und daß Abtastschaltkreise (AG_n CS) zur aufeinanderfolgenden elektrischen Abtastung der fotoelektrischen Wandler vorgesehen sind.

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige der Helligkeit eines Objektes vorgesehen ist, die die Maximum- und Minimumwerte anzeigt.

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Steuerung der Belichtung einer Fotokamera gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Schaltung ist beispielsweise aus der DT-AS 21 45 491 bekannt, welche eine Anordnung zur Messung der Beleuchtungsstärke fotografischer Objekte, insbesondere für fotoelektrische Belichtungsmesser betrifft. Jedoch wird dabei eine brauchbare Belichtung durch die Beurteilung des Kameramanns bestimmt, wobei berücksichtigt wird, daß die Maximum- und minimumwerte der Helligkeit eines Objektes von fotoelektrischen Elementen erhalten werden, welche voneinander verteilt auf einer das Objekt darstellenden bildformenden Ebene so angeordnet sind, daß die bildformende Ebene oder bei Verarbeitung der Mittelwerte zwischen den Maximum- und Minimumwerten diese abgetastet werden. Daraus kann eine brauchbare Belichtung dann bestimmt werden, wenn die Helligkeitsverteilung eines Objektes gleichmäßig ist. Jedoch der Zustand der Helligkeitsverteilung kann damit nicht gemessen werden und es ist ein bewiesener Erfahrungswert, wie in der nachfolgenden Beschreibung dargestellt, daß eine brauchbare Belichtung nicht bestimmt werden kann, wenn die Helligkeitsverteilung des Objektes ungleich ist, nämlich dann, wenn ein kleiner sehr heller Bereich in einem dunklen Bereich angeordnet ist oder ein sehr kleiner dunkler Punkt in einem hellen Bereich liegt.

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 einer Fläche, durch welche das auftreffende Licht gleichmäßig gestreut wird, zugewandten Kamera vorgenommen wird. Beim praktischen Fotografieren, bei dem eine Vielfalt von Aufnahmeobjekten aufgenommen werden soll, deren Helligkeit in den einzelnen Flächenbereichen 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 gleichgroße Abschnitte unterteilt ist, in denen jeweils ein kleines fotoelektrisches Element angeordnet ist und ein Objekt aufgenommen werden soll, dessen Helligkeit in jedem Abschnitt der Bildebene verschieden ist, wobei dieser Unterschied in einem fotometrischen Wert von weniger als zwei EV umgewandelt wird, läßt sich ein zufriedenstellendes Ergebnis mittels des Belichtungsmeßverfahrens auf der Grundlage der fotometrischen 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 (Helligkeits-)Unterschied in einen fotometrischen Wert von mehr als zwei EV umgewandelt wird, aufgenommen werden soll, erweist es sich, daß mit den üblichen Einstellverfahren keine einwandfreie Belichtung erzielt werden kann.

Die wichtigste Lösungsmöglichkeit für dieses Problem liegt in der Bestimmung, in welchem Teil der Bildebene der Fotograf sein Bildthema unterbringt und wie er den hierfür geeigneten Belichtungswert beurteilt, wie eingangs erwähnt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art