DE2905850C2

DE2905850C2 - Belichtungsfaktor-Schaltkreis in einer Belichtungsmeßschaltung für die Belichtungssteuerung einer Kamer a

Info

Publication number: DE2905850C2
Application number: DE2905850A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Eiza Saitama Takami
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1978-02-17
Filing date: 1979-02-15
Publication date: 1982-05-27
Also published as: US4236801A; GB2014747A; GB2014747B; DE2905850A1; JPS54161138U

Description

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Die Erfindung betrifft einen Belichtungsfaktor-Schaltkreis in einer Belichtungsmeßschaltung für die Belichtungssteuerung einer Kamera, bei dem durch Betätigen eines Schalters eine von der gemessenen Beleuchtungsstärke abweichende Beleuchtungsstärke durch Stromänderung in der Belichtungsmeßschaltung simuliert wird.

Ein derartiger Belichtungsfaktor-Schaltkreis ist beispielsweise aus der US-PS 38 43 249 bekannt, wobei der einstellbare Schalter an ein Potentiometer angeschlossen ist und in seinen verschiedenen Stellungen b5 bestimmte Stromstärken vorgibt. Da dieses Potentiometer einen wesentlichen Bestandteil der dortigen Schaltung bildet, sind die Integration eines solchen

Schaltkreises von vornherein Grenzen gesetzt.

Ferner ist ein ähnlicher Schaltkreis aus der DE-AS 26 17 729 bekannt, wobei veränderliche Widerstände in Reihe miteinander in einer Kollektor-Basis ■Rückkopplungsschaltung angeordnet sind. Auch bei diesen Widerständen handelt es sich um Potentiometer, die in der Praxis einige Nachteile mit sich bringen, denn ein derartiger einstellbarer Widerstand besteht im allgemeinen aus dem eigentlichen Widerstandselement und einem darauf verschiebbaren Läufer oder Abgriff, um einen gewünschten Widerstandswert vorzugeben. Dabei kann ein stabiler und zuverlässiger Kontaktzustand zwischen dem Widerstandselement und dem Läufer nicht immer erhalten oder gewährleistet werden, so daß daraus eine mangelhafte Zuverlässigkeit der einstellbaren Widerstände im Vergleich zu Festwiderständen resultiert

Des weiteren hängt die Stromstärke des durch solche Widerstände hindurchfließenden Stromes von der jeweils herrschenden Temperatur ab, weil die Widerstandswerte bekanntlich temperaturabhängig sind. Somit muß der Temperatureinfluß entsprechend beachtet werden.

Ein weiterer Gesichtspunkt auf dem Gebiet von Belichtungsfaktor-Schaltkreisen besteht darin, daß Belichtungswerte, Linsenöffnungswerte, Belichtungszeiten und dgl. sich üblicherweise nicht kontinuierlich, sondern stufenartig ändern. Das bedeutet jedoch, daß ein einstellbarer Widerstand mit einem darauf verschieobaren Läufer, der eine ganze Reihe von Werten zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert überstreichen kann, keinesfalls optimal geeignet ist, um z. B. stufenartig Belichtungswerte für den angestrebten Zweck einzustellen.

Bei der Herstellung der verschiedensten Bauelemente eines Schaltkreises in einem einzelnen Chip einer integrierten Schaltung nimmt darüber hinaus die Herstellung eines Widerstandes einen großen Raum oder Bereich in Anspruch, verglichen mit einem Transistor. Der Einbau von einstellbaren Widerständen in eine integrierte Schaltung erscheint nicht praktikabel, so daß allenfalls Festwiderstände in der integrierten Schaltung vorgesehen sein können, die jedoch auch zu einer wenig praktikablen Lösung führen, weil auch diese Festwiderstände bereits erheblichen Raum erfordern.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Belichtungsfaktor-Schaltkreis anzugeben, der keinen Regelwiderstand verwendet, dafür einen Schalter aufweist, der lediglich öffnet und schließt.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, einen Schaltkreis der in Rede stehenden Art so auszubilden, daß für die Simulation der abweichenden Beleuchtungsstärke ein Schaltkreis mit mehreren Transistoren vorgesehen ist, deren Anzahl durch den einzustellenden Belichtungsfaktor bestimmt ist und die jeweils diodenmäßig und parallel zueinander geschaltet sind, und daß der Schalter ein an den Emitter eines der Transistoren angeschlossener Ein-Aus-Schalter ist.

Weiterbildende Merkmale des erfindungsgemäßen Belichtungsfaktor-Schaltkreises sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit dem erfindungsgemäßen Belichtungsfaktor-Schaltkreis wird in vorteilhafter Weise eine einfache und kostensparend herstellbare Anordnung geschaffen, die sich durch eine hohe Zuverlässigkeit auszeichnet. Die höhere Zuverlässigkeit der Schaltvorgänge führt zu einer Verbesserung der Genauigkeit beim Schaltkreis, wobei die Transistoren des Schaltkreises in Form einer

integrierten Schaltung ausgebildet werden können, um auf diese Weise unterschiedliche Eigenschaften und Kennlinien der Transistoren in wirksamer Weise auszuräumen, was ebenfalls die Genauigkeit des Schaltkreises verbessert Gleichzeitig benötigt eine derartige integrierte Schaltung weniger Raum als eine entsprechende Anordnung unter Verwendung von Regelwiderständen, was insbesondere auf dem Gebiet von Kameras von Vorteil ist

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nächstehend anhand der Beschreibung und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Die Zeichnung zeigt in

F i g. 1 ein Schaltbild einer Belichtungssteuerung zur Erläuterung des Arbeitsprinzips des erfindungsgemäßen Schaltkreises,

Fig.2 ein Schaltbild eines Schaltkreises für die Simulation einer abweichenden Beleuchtungsstärke und in

Fig.3 ein Schaltbild eines Schaltkreises für die Simulation der abweichenden Beleuchtungsstärke mit einem Mehremitter-Transistor.

Bei der Belichtungssteuerung nach F i g. 1 ist eine Konstantstromquelle /1 mit einem diodenmäßig geschalteten Transistor 7Ί in Reihe geschaltet, der seinerseits mit einem diodenmäßig geschalteten Transistör T2 in Reihe geschaltet ist Der Kollektor oder die Basis des Transistors Π sind an die Basis eines Transistors T3 angeschlossen, dessen Emitter wiederum mit einem Schaltkreis /2 für die Simulation einer abweichenden Beleuchtungsstärke und der Basis eines je Transistors 74 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors TA ist über eine Parallelschaltung, bestehend aus einem Kondensator CT und einem Schalter SWT, an eine Spannungsversorgung El angeschlossen. Außerdem ist der Kollektor des Transistors TA mit dem invertierenden Eingang eines Spannungskomparators COMP verbunden, dessen nichtinvertierender Eingang über eine andere Spannungsversorgung £1 mit der Spannungsversorgung E 2 verbunden ist. Der Ausgang des Spannungskomparators COMP ist über eine Magnetspule MG an die Spannungsversorgung E 2 angeschlossen. Die Transistoren Ti — T4 sind npn-Transistoren.

Im Transistor TA fließt aufgrund einer Spannung an einem Punkt 6 (vgl. F i g. 1) ein Kollektorstrom /,. Da der Schalter SWT normalerweise geschlossen und das Potential am invertierenden Eingang des Spannungskomparators COMP höher ist als das Potential an seinem nichtiavertierenden Eingang, ist die Spannung an seinem Ausgang niedrig. Infolgedessen ist die Magnetspule MG erregt, so daß ein Verschluß geschlossen bleibt Wenn der Schalter 5WT synchron mit dem Beginn der Verschlußöffnung öffnet, wird der Kondensator CT durch den Kollektorstrom des Transistors TA aufgeladen. Wenn der Kondensator CT auf eine höhere Spannung als die Spannung der Spannungsversorgung Ei aufgeladen ist, wird die Spannung am invertierenden Eingang des Spannungskomparators COMP niedriger als die Spannung an seinem nichtinvertierenden Eingang, wobei die Spannung an seinem Ausgang ansteigt. Infolgedessen wird die Magnetspule MG stromlos, so daß der Verschluß schließt

Für die Basis-Emitter-Spannung eines Transistors und den Kollektorstrom gilt im allgemeinen folgende Gleichung(l):

Darin bedeuten:

q = Elektronenladung,
K = Boltzmannsche Konstante, T = Absoluttemperatur, i_c = Kollektorstrom,
/₀ = einen (anderen) Kollektorstrom, V_BE0 = die Basis-Emitter-Spannung bei fließendem Kollektorstrom i₀ und V_BE = die Basis-Emitter-Spannung bei fließendem Kollektorstrom i_c.

Wenn diese Beziehung auf die Transistoren Tl -TA angewandt wird, lassen sich für diese die folgenden Gleichungen (2) bis (4) ableiten:

V_BE] = (KTIq) In (I₁Ii₀) + V_BE0 (2)

V_BE2 = (KTIq) In (I₁Ii₀) + V_BE0 (3)

V_BE} = (KTIq) In (I₂Ii₀) + V_BE0 (4)

V_BEA = (KTIq) In (/·,//„) + V_BE0 (5)

Dann bedeuten:

V_BE] bis V_BE4 = Basis-Emitter-Spannungen der

Transistoren Tl -TA, ;', =■ Strom der Konstantstromquelle

/1,

i₂ = Strom der Stromquelle /2, ι, = Kollektorstrom des Transistors TA.

Bei der Schaltung gemäß Fig. 1 besitzen diese Spannungen die folgende Beziehung zueinander:

V +V — V +V (6)

Wenn Gleichungen (2) bis (5) in Gleichung (6) eingesetzt werden und letztere umgestellt wird, ergibt sich:

In (I]IiI) = In (I₂-I₁IiI) (7)

Daher gilt:

I]IiI = I₂-I₁Ii²O (S)

Gleichung (8) kann wie folgt umgeschrieben werden:

i, = i\lh

(9)

Die Aufladung des Kondensators Crmit dem Kollektorstrom ι, des Transistors TA läßt sich wie folgt ausdrücken :

(10)

Darin bedeuten C₁ = Kapazität des Kondensators CT, V = Ladespannung und T = Zeit. Gleichung (10) läßt sich wie folgt umschreiben:

1, = C₁VIT
Aus Gleichung (9) ergibt sich:

(H)

V_BE = (KTIq) In (;_f/i₀) + V_BE0

(D /, = I]Ii₂ = C₁VIT

(12)

Da i, ein konstanter Strom ist, läßt sich unter der Voraussetzung, daß V eine konstante Spannung ist, der folgende Ausdruck ableiten:

Z₂ - T

(13)

Die Größe k entspricht der Belichtungszeit. Demzufolge ist ersichtlich, daß die Belichtungszeit bzw. der Belichtungsfaktor durch Änderung der Stromgröße /₂ des Schaltkreises /2 für die Simulation der abweichenden Beleuchtungsstärke variiert werden kann.

Fig. 2 zeigt einen derartigen Schaltkreis /2 für die Simulation der abweichenden Beleuchtungsstärke. Der Strom einer mit dem positiven Pol der Spannungsversorgung E 2 verbundenen Konstantstromquelle /3 fließt zum Kollektor eines diodenmäßig geschaiteien Transistors Γ5-1, dessen Kollektor außerdem mit dem Kollektor eines diodenmäßig geschalteten Transistors T5-2 und mit der Basis eines Transistors Γ6 verbunden ist. Die Emitter der Transistoren T6 und Γ5-1 sind an den negativen Pol der Spannungsversorgung E 2 angeschlossen. Der Emitter des Transistors T5-2 ist über einen Ein-Aus-Schalter als Schalter SW mit dem negativen Pol der Spannungsversorgung E 2 verbunden. Die Transistoren 7*6, 7*5-1 und Γ5-2 sind npn-Transistoren, die außerdem gleiche Kennlinien aufweisen, d. h., die gleiche Basis-Emitter-Spannung in Abhängigkeit von der Stärke des Kollektorstromes.

Wenn der Schalter SW öffnet, sperrt der Transistoi T5-2, so daß der Strom /3 der Konstantstromquelle /3 nur zum Kollektor des Transistors 7*5-1 fließt. Da diese Transistoren jeweils die gleiche Kennlinie besitzen, fließt der gleiche Strom wie der der Konstantstromquelle /3 zum Kollektor des Transistors 7*6.

Wenn der Schalter SW schließt, wird der Strom der Konstantstromquelle /3 in zwei Teilströme aufgeteilt, die getrennt zu den beiden Transistoren 7*5-1 und T5-2 fließen. Da die Transistoren Γ5-1 und Γ5-2 gleiche Kennlinien aufweisen, beträgt ihr Kollektorstrom jeweils /3/2. Da weiterhin die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 7*5-1 oder T5-2 gleich derjenigen des Transistors 7*6 ist, hat auch der Kollektorstrom des Transistors Γ6 den Wert /3/2.

Wie sich aus den vorstehenden Ausführungen ergibt, kann die Stromstärke des Transistors 7*6 durch Änderung der Anzahl der Transistoren geändert werden, die aktiv in dem Schaltkreis für die Simulation der abweichenden Beleuchtungsstärke arbeiten. Wenn der Schaltkreis /2 gemäß Fig. 1 die Konfiguration gemäß Fig.2 besitzt, wird die Stromstärke des Schaltkreises /2 bei geschlossenem Schalter SlV (vgl. F i g. 2) auf die Hälfte der Stromstärke des Schaltkreises /2 bei offenem Schalter SW verringert. Anhand von Gleichung (2) ergibt sich dabei, daß der Beiicritungsiaktor ebenfalls auf die Hälfte verkleinert wird. Die Belichtungszeit kann somit durch die Steuerung der Stromstärke dieses Schaltkreises eingestellt werden.

Wenn die Transistoren Γ5-1, T5-2 und 7*6 auf demselben /C-Chip ausgebildet werden, können ihnen ausreichend gleiche Kennlinien verliehen werden. Wenn die Transistoren 7*5-1 und T5-2 außerdem in Form einer integrierten Schaltung ausgebildet werden, können sie auch als Mehremitter-Transistor vorgesehen sein, der die gleichen Kennlinien besitzt. Dieser Fall ist in F i g. 3 dargestellt, wobei der Mehremitter-Transistor TM den Transistoren 7*5-1 und Γ5-2 in Fig.2 äquivalent ist.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, läßt sich die Belichtungszeit einfach durch öffnen und Schließen eines Ein-Aus-Schalters ändern, so daß keine umständliche Steuerung mit Hilfe eines Regelwiderstandes erforderlich ist. Der Belichtungsfaktor läßt sich wegen der vorhandenen gleichen Kennlinien der Transistoren genau ändern. Der Aufbau der Anordnung ist einfach und läßt sich leicht in eine Kamera einbauen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Belichtungsfaktor-Schaltkreis in einer Belichtungsmeßschaltung für die Belichtungssteuerung einer Kamera, bei dem durch Betätigen eines Schalters eine von der gemessenen Beleuchtungsstärke abweichende Beleuchtungsstärke durch Stromänderung in der Belichtungsmeßschaltung simuliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß für die Simulation der abweichenden Beleuchtungsstärke ein Schaltkreis (72) mit mehreren Transistoren (T5-\, T5-2 bzw. TM) vergesehen ist, deren Anzahl durch den einzustellenden Belichtungsfaktor bestimmt ist und die jeweils diodenmä-Big und parallel zueinander geschaltet sind, und daß der Schalter ein an den Emitter eines der Transistoren (T5-2 oder TM) angeschlossener Ein-Aus-Schalter (SW)ist

2. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis (12) für die Simulation der abweichenden Beleuchtungsstärke eine mit den Transistoren verbundene Konstantstromquelle (73) und einen Ausgangstransistor (T6) aufweist, dessen Kollektor mit dem Emitter eines Emitterfolger-Transistors (T3) verbunden ist.

3. Schaltkreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangstransistor (T%) und die diodenmäßig geschalteten Transistoren (T5-1, T5-2) praktisch gleiche Basis-Emitter-Spannung/ Kollektorstrom-Kennlinien aufweisen.

4. Schaltkreis nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren des Schaltkreises für die Simulation der abweichenden Beleuchtungsstärke aus einem Mehremitter-Transistor (TM) gebildet sind, dessen Kollektor an die Basis des Ausgangstransistors (T6) angeschlossen ist.

5. Schaltkreis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehremit'.er-Transistor (TM) und der Ausgangstransistor (T6) praktisch gleiche

Basis-Emitter-Spannung/Kollektorstrom-Kennlinien aufweisen.

6. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ein-Aus-Schalter (SW) im eingeschalteten Zustand den Ausgangsstrom des Schaltkreises (72) für die Simulation der abweichenden Beleuchtungsstärke auf die Hälfte des normalen Ausgangsstromes verringert.