DE2660031C2

DE2660031C2 - Digitale Anzeigeschaltung für einen fotografischen Belichtungsmesser

Info

Publication number: DE2660031C2
Application number: DE2660031A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Kawasaki; Yoshio Sawada
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1975-11-25
Filing date: 1976-11-25
Publication date: 1980-04-17
Also published as: JPS5264981A; DE2660031B1; DE2653625B2; US4112439A; DE2653625A1; GB1525360A; FR2333227B1; FR2333227A1; DE2653625C3; JPS60613B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine digitale Anzeigeschaltung für einen fotografischen Belichtungsmesser gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bei herkömmlichen fotografischen Belichtungsmessern sind bisher Strommesser als Anzeigeeinrichtung für die ermittelten Belichtungsverte verwendet worden. Solche Strommesser haben jedoch eine relativ geringe Ansprechempfindlichkeit und damit eine lange Ansprechzeit: außerdem können sie bei mechanischen Schwingungen leicht gestört und sogar beschädigt werden. Herkömmliche digital anzeigende Belichtungsmesser haben jedoch den Nachteil, daß ihre Herstellungskosten relativ hoch sind, weil die erforderlichen Schaltungen einen komplexen Aufbau haben. In vielen Anwendungsfällen arbeiten die Anzeigeschaliiingen ungenau, da durch Temperatureinflüsse Störungen auftreten können. Besteht beispielsweise bei einer digitalen Anzeigeschaltung ein Teil der Anordnung aus einer integrierten Schaltung, so wird diese beim Betrieb erwärmt, was /u Anpassungsschwierigkeiten bezüglich externen, nicht integrierten Bauelementen führt. Dies kann zur Folge haben, daß der durch die Schaltung angezeigte Wert mit einem Fehler behaftet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine digitale Anzeigeschaltung der eingangs genannten Art, bei der das Ausgangssignal einer l.ichtmcßschaitung m einer integrierten Schaltung zur Darstellung in einer Anzeigevorrichtung aufbereitet wird, an/ugcberi, die fehlerhafte Anzeigewerte aufgrund von Temperatur-Schwankungen in der integrierten Schaltung vermeidet.

lici einer digitalen Anzeigeschaltung der eingangs genannten An wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Anzeigeschaltung wird eine gute Temperaturunempfindlichkeit erreich;, was zur Folge hat, daß die erhaltene Anzeige stets korrekt ist. Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, einen ersten Transistor als diskretes Bauelement in der Schaltung vorzusehen, welches von den Temperaturschwankungen in der integrierten Schaltung

ίο nicht beeinflußt wird. Dadurch, daß durch den Kollektorstrom in diesem diskretem Bauelement dem Kollektor eines in dem integrierten Schaltkreis enthaltenen Transistors (mittels der Stromwandlerschaltung) ein gleich großer Strom eingeprägt wird, und daß die Basiselektrode des letztgenannten Transistors mit der Basiselektrode des Eingangstransistors der als integrierte Schaltung ausgebildeten Verarbeitungs'chaltung verbunden ist, wird gewährleistet, daß in dem Kollektor des Transistors der Verarbeitungsschaltung derselbe und somit temperaturunabhängige Strom fließt wie in dem Kollektor des diskret aufgebauten Transistors.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

2> Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer fotografischen LichtmeßscT'altung gemäß dem Stand der Technik.

Fig. 2 ein Schaltungsdiagramm einer digitalen Anzeigeschaltung, die von der erfindungsgemäßen

«ι Schaltung angesteuert werden kann, und

Fig. 3 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Licht meßschaltung.

Bei der in Fig. I gezeigten fotografischen Lichtmeßschaltung ist der Kollektor eines Transistors 1. der eine

',-> logariihmische Kompression durchführt, mit der Steuerelektrode eines Feldeffekttransistors (FET) 3 verbunden, der mit einer Fotodiode 2 und einem Widerstand 4 eine Schallung mit eigener Vorspannung bildet. Die Quelle b/w. Source des FET 3 ist mit eier Basis eines

in Transistors 5 verbunden, dessen Emitter durch eine Konslantstromquelle 7 getrieben wird. Eine Rückkopplung erfolgt von dem Emitter des Transistors 5 durch einen variablen Widerstand 6 zu der Basis des Transistors I; dabei wird der Widerstandswert des

4'» Widerstandes 6 so eingestellt, daß er proportional zu Sv- T\ - A\ ist. wobei S\ der Wert für die Filmempfindlichkeit, 7Vder Wert für die Belichtungszeit und /W der Blcndenwcrt oder der Wert für die Größe der Blendenöffnung im APEX-System sind.

Vi Diese Schaltungsanordnung hat folgende Funktionsweise: Eine Rückkopplung erfolgt von dem Kollektor des Transistors 1, der mit konstantem Strom durch den fotoelcktrischen Strom i_p der Diode 2 getrieben wird, durch den FET 3 und den Transistor 5 zu seiner Basis.

,-, Als Ergebnis hiervon entspricht die Basis-Emillcr-Spannung V, des Transistors 5 dem Wert Svfürdic Helligkeit eines Objektes im APEX-System. Mathematisch ist die Spannung V\ durch den Ausdruck gegeben:

KT

Dabei bedeuten:

K die Holtzmann-Konsianie.

T die absolute Temperatur,

ι/ die Klckiroucn-Ladungund

V⁷HZ(O) die Basis-Emiiicr-.Spannung bei einem KoI-leklorstrom in.

Der fotoelektrische Strom ft> der Diode 2 wird als Funktion des Wertes By für die Helligkeit eines Objektes im APEX-System durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

wobei ipo der fotoelektrisehe Strom für Sv= 0 ist.

Damit kann also Gleichung (1) umformuliert werden zu:

K T , / /p"'
In 2 + — In I 4-

V₁ = --B₁ In 2+ "— In f ^l + V_1111111 '' ^q '" (2)

Wenn der Widerstandswert R\ des variablen Widerstandes 6 so ausgewählt w'rd, daß er die Gleichung

Ri = Rs(N+Sv-Ay- Tv)
erfüllt, wobei Λ/eine Konstante und /feder Widerstandswert pro Stufe des Wertes (Sy-Ay- Ty)\m APEX-System sind, dann beträgt die Spannung Vi an dem Widerstand 6:

V₂ = Rs[N +S, -A, -T₁) χ /,

wobei /ι der Strom der Konstantstromquelle 7 ist.

K T

Wenn nun Rsh so ausgelegt wird, daß es gleich nl

ist, dann wird die Spannung Vi an dem Widerstand 6:

^KT

[In 2)-[N+ S₁-A, -T₁) |3)

Deshalb wird die Ausgangsspannung Va der Lichtmeßschahungzu:

V₁, = V₁ + V, = — (In2>(ö,-+S₁ -A,

Diese Mangel und Nachteile der herkömmlichen Systeme werden durch die Anzeigeschaltung nach der vorliegenden Erfindung überwunden, die nun im einzelnen beschrieben werden soll. Wie sich aus F i g. 2 ergibt, sind die Kollektoren von Transistoren 50, 53, 56 und 59 mit gemeinsamer Basis jeweils mit den Kollektoren von Transistoren 51, 54, 57 und 60 mit gemeinsamer Basis verbunden. Eine Bezugsspannung 43 wird an die Basen der Transistoren 50, 53, 56 und 59 angelegt, während die Ausgangsspannung V₀ der Lichtmeßschaltung A an die Basen der Transistoren 51,

KT

54, 57 und 60 angelegt wird. Wenn die Kollektorströme der zuletzt erwähnten Transistoren durch /', dargestellt werden, so kann die Beziehung zwischen diesen Kollektorströmen und der Eingangsspannung Vq durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

Hl KT

In

C;)

Setzt man die obige Gleichung (4) in die Gleichung (5) ein, so ergibt sich die folgende Gleichung:

ⁿ In 2 χ (ö,- + S₁- -A, -Ty) + ^K1 InY''?" KT

In

(1)

Die Bedingungen für eine optimale Belichtung werden erhallen, wenn Bv+ Sv- A y— Tv = 0 ist, wie es sich aus der üblichen Formel des APEX-Systems ergibt. Deshalb kann die obige Gleichung umgeschrieben werden zu:

maximalen Belichtungsbedingung (Bv+S\ - Av-Tv). wie sie in der Tabelle angegeben ist.

In

ι,

Dadurch ergibt sich also ein Festpunkt-Belichtungs

diese Gleichung kann reduziert werden auf:

i, = /„„,2* Ift)

Wenn also N so ausgewählt wird, daß es die Gleichung (b) erlüllt, dann fließt ein Strom /, durch die Kollektoren der Transistoren 51,54,57 und 60, wenn die optimalen Belichtungsbedingungen vorliegen.

Wenn zur weiteren Vereinfachung angenommen wird, daß das Emitter-Verhältnis der Transistoren 50, 53, 56 und 59 1:2:4:8 beträgt, und daß der Kollektorsirom des Transistors 50 ; ist, dann können die Kollcktorströme der Transistoren 53, 56 und 59 ausgedrückt werden als 2^4/bzw. 8/.

Wenn nun die Beziehung /wischen /, und dem aus Gleichung (6) bestimmten /so eingestellt wird, daß die unten angegebene Gleichung (7) erfüllt wird, wodurch die mittlere I.Ff) 22 cTcgt wird, wenn die Belichtungsbedingungen optimal sind, dann ergibt sich eine Beziehung /wischen der erregten LED und der

messer.	Belichtungs	Ausgang	55	58	61	lirregte
Tabelle.	zustand A₁	52				LED
Beziehung			L	L	L
zw'f.hen	größer als 2	L	L	L	Il	20
/ und /,	1 ±0,5	L	L	H	Il	21
/₍>8/	0-c0,5	L	Il	H	Il	22
8/>/, >4/	-1 ± 0,5	L	Il	Il	Il	23
	kleiner als 2	Il				24
2/>(,>/
/> /

Der Block C ^:-1 F i g. 2 ist eine beispielsweise aus LEDs aufgebaute Anzeigeanordnung, die in Abhängigkeit der Potentiale an den Anschlüssen 52, 55, 58 und 61 eine Anzeige durch Aufleuchten bestimmter l.ED's erzeugt.

Betrachtet man die Gleichung (5) unter einem anderen Gesichtspunkt, so ergibt sich folgendes: Die jeweiligen zweifachen oder 'Machen Änderungen des Kollektorstroms der Transistoren 51, 54, 57 und 60 in Fig. 2 führen /u Änderungen von Λ In 2 (ungefähr 18 mV bei Raumtemperatur) der Emitter-Basis-Spannungen Vßfr dieser Transistorgruppen, wobei h der Verstärkungsfaktor der Transistoren ist. Dadurch ergibt sich also eine Gruppe von Komparatoren. deren Schwellwerte sich um Λ In 2 unterscheiden. Würde man beispielsweise eine solche Schaltungsanordnung in eine Kamera einbauen, so würde sich aufgrund der Kompressions-Kennlinic des Transistors 1. d.h. der Kennlinie i_r (=i\-yVm keine standige bzw. dauernde Linearität des winzigen .Strombestandteils i_p unter Verwendung eines als integrierte Schaltung ausgeführ-Transistors 77 ist an den Kollektor ties Transistors 76 angeschlossen. Wenn die /',/ V'w-Kennlinie der Transistoren 74 und 77 und der Transistoren 75 und 76 gleich sind, dann ist der Kollektorstrom des Transistors 74 ein ·, logarilhmischcr Expansionsstrom ;',. da die Basis-EmitterSpannung V_el des Transistors 74 V₀ entspricht (siehe Gleichung (5)). Wegen der durch die Transistoren 75 und 76 gebildeten Konstantstromschaltung fließt der gleiche Strom /, auch in den Kollektor des Transistors

κι 77. so daß die logarithmis' Ii komprimierte Basis-Ijiiitter-Spannung des Transistors 77 gleich V₁, ist. Wenn der Transistor 74 als getrenntes Bauteil in ähnlicher Weise wie der Transistor I eingebaut ist. und der Transistor 77 in einer integrierten Schaltung zusammen mit den

π Komparatoren vorgesehen wird, dann kann die Basis-Spannung Vo des Transistors 77 durch die unten

getrenntes Bauteil vorgesehen und eingesetzt werden muß. Rs wird jedoch angestrebt, so weit wie möglich r!ie anderen Bauteile, einschließlich der Komparatoren. als integrierte Schaltung zu verwenden, wobei die Integration wenigstens so weit reichen sollte, daß ein solcher Einschluß den Einbau der Schaltungsanordnung in die Kamera nicht unmöglich macht. Da Gleichung (6) keine temperaturabhängigen Größen enthält, ist die Schaltungsanordnung nach der Erfindung gegenüber Fehlern bzu. Störungen aufgrund von Temperaturänderungen unempfindlich. Wenn jedoch, wie oben beschrieben wurde, der Transistor 1 als getrenntes Bauteil eingesetzt und die anderen Bauteile, einschließlich der Komparatoren. ,ils integrierte Schaltung hergestellt werden, erzeugt diese integrierte Schaltung Wärme, wenn ein relati\ großer Strom durch sie fließt, wie es zur Speisung einer LEI) erforderlich ist. Als Ergebnis hiervon können sich die .Schwellwerte der Transistoren 51. 54, 57 und 60 ändern, so daß auch die Anpassung dieser Transistoren an den Transistor I variiert; dies kann wiederum zu Fehlern bei der Anzeige führen. Da weiterhin die Temperatur der integrierten Schaltung allmählich uesen der Wärmekapazität der im allgemeinen auf Platten montierten integrierten Schaltung zunimmt, wodurch w iederum eine gewisse Zeitspanne verstreicht, bis schließlich im Gleichgewichtszustand die Sättigungswarme und damit die Sättigungstemperatur erreicht ist. kann sich das Ausgangssignal der Anzeigeeinrichtung ebenfalls im Laufe der Zeit ändern.

Diese Nachteile können durch die in F i g. 3 gezeigte Schaltungsanordnung vermieden werden. Die in F i g. 3 gezeigten Elcr^nte 1 bis 7 entsprechen sowohl im Aufbau als auch in der Funktionsweise genau den in Fig. i gezeigten Elementen. Bei der ir Fig. J dargestellten Schaltungsanordnung ist die Basis eines Transistors 74 mit dem Emitter des Transistors 5 verbunden, während der Kollektor des Transistors 74 an den Kollektor eines Transistors 75 angeschlossen ist. mit dem ein Transistor 76 eine Stromumwandlungsschal- !une bildet. Der Kollektor eines diodengeschalteten angegebene Gleichung (8) ilnrgcsscü! werden, während sich Gleichung (9) durch Streichuni' n den Gleichungen (5)und(8)ergibt:

I₁,

KT

In

KI Ζ,

In +

./ in

Kl

Da ;', aus der Basis-Spannunt V_n des Transistors 74 definiert wird, bei dem es sich um ein getrenntes Bauteil haiivlclt. wird ι, nicht durch Temperaturänderungen aufgrund der ^;n der integrierten Schaltung erzeugten Wärme beeinflußt; die LED-Anzeige ist deshalb unempfindlich gegenüber Temperatureinflüssen. Werden die Transistoren 75 und 76 zu Paaren zusammengefaßt, so bleibt ihr Verhalten bzw. ihre Kennlinie unbeeinflußt; dies gilt sowohl für die Ausgestaltung als getrenntes Bauteil als auch für den Einsatz in der integrierten Schaltung. Wenn weiterhin die Emitter-Verhältnisse der Transistoren 74, 75, 76 und 77 in geeigneter Weise ausgewählt werden, so läßt sich eine Verschiebung des Pegels bzw. Wertes oder eine Verstärkung erreichen.

Soweit bekannt, unterliegen die Λπ: und VerKennlinien eines Transistors in einer integrierten Schaltung keiner Fluktation oder Schwankung, und die Kennlinien von benachbarten Transistoren bleiben immer gleich. Deshalb können die Transistoren 51, 54, 57 ur.i 60 in Fig. 2 mit den gleichen Kennlinien versehen werden. Darüber hinaus können die Transistoren 50, 53, 56 und 59 in F i g. 2 so ausgelegt werden, daß sie die gleiche Kennlinie pro Emitterbereich-Einheit haben. Deshalb kann sogar dann eine konstante Schwellwertdifferenz immer beibehalten werden, wenn die Kennlinien der Transistoren in verschiedenen integrierten Schaltungen nicht gleichmäßig sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Digitale Anzeigeschaltung für einen fotografischen Belichtungsmesser, mit einer Lichtmeßschaltung zum Erzeugen einer Ausgangsspannung, die als Funktion von vorher bestimmten fotografischen Parametern proportional zum Logarithmus der Helligkeit eines Objekts ist, sowie mehreren, die Ausgangsspannung der Lichtmeßschaltung für die Anzeige aufbereitenden Bauelementen, welche als integrierte Schaltung ausgebildet sind, wobei die Bauelemente wenigstens einen Eingangstransistor aufweisen, dessen Basis die Ausgangsspannung der Lichtmeßschaltung zugeführt wird, um einen hiervon abhängigen Kollektorstrom zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung der Lichtmeßschaltung an der Basis eines nic'i integrierten Transistors (74) anliegt, dessen Koirektor eine Stromwandlerschaltung, bestehend aus einem als Diode geschalteten Transistor (75) und einem weiteren Transistor (76), steuert, welche den Kollektorstrom des nichtintegrierten Transistors (74) dem Kollektor eines als Diode geschalteten, in der integrierten Schaltung enthaltenen Transistors (77) einprägt, wobei dessen Kollektor an den Kollektor des weiteren Transistors (76) angeschlossen ist, und daß die Basis des als Diode geschalteten Transistors (77), der in der integrierten Schaltung enthalten ist, an die Basis des Eingangstransistors in der integrierten Schaltung angeschlossen ist.