DE3037544C2 - Belichtungssteuerschaltung in einer photographischen Kamera - Google Patents

Description

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errechnet.

3. Belichtungssteuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rechner (10) Dekodier/Zwischenspeicher (13) zum zeitweiligen Speichern und Dekodieren unterschiedlicher, von ihm gelieferter Signale sowie ein Digital-Analog-Umsetzer (14) nachgeschaltet sind, der die dem Bezugssignal entsprechenden digitalen Signale vom Decodier/Zwischenspeicher (13) in ein entsprechendes analoges Bezugssignal zur Anlage an den Komparator (18) umwandelt.

4. Belichtungssteuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Koppelschaltung (12) vorgesehen ist, die Festdaten über mindestens die Filmempfindlichkeit mittels einer Voreinste||einrichtung (U) in ein für den Rechner (10) geeignetes Signal umwandelt.

Die Erfindung betrifft eine Belichtungssteuerschaltung in einer photographischen Kamera, wie sie insbes, an einem Mikroskop zur Anwendung kommt, gemäß

ίο dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine solche Belichtungssteuerschaltung ist bekannt (DE-OS 28 09 025). Sie wird für eine speicherlose direkte Lichtmessung verwendet Der integrierende Verstärker integriert den Lichtstrom des photoelektrisehen Wandlers in Abhängigkeit vom Einfall des von tinem zu photographierenden Objekt reflektierten Lichts, aus welchem sich die Belichtungszeit ergibt. Die bekannte Schaltung hat jedoch den Nachteil, daß die Integration nicht über längere Zeit hinweg -erfolgen kann, da die Integrationszeit durch den Integrierkondensator, beispielsweise dessen Leckstrom oder Kriechstrom, begrenzt ist In einer Belichtungssteuerschaltung bedeutet dies, daß bei sehr schlechten Lichtverhältnissen eine sehr lange Belichtungszeit für eine Kamera nur begrenzt ermittelt werden kann. Wenn andererseits ein solcher integrierender Verstärker unter Bedingungen mit sehr geringer Beleuchtungsstärke benutzt wird, z. B. wie beim Photographieren mit einem vorgesetzten Mikroskop, besteht ein Nachteil darin, daß eine lange Integrationszeit beherrscht werden können muß.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Belichtungssteuerschaltung dahingehend auszugestalten, daß eine richtige Belichtungszeit auch bei sehr niedrigen Beleuchtungsstärken ermittelt werden kann.

Eine diese Aufgabe lösende Belichtungssteuerschaltung ist im Patentanspruch t gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Während eines vorgegebenen Zeii'atervalls wird dem Komparator ein konstantes Bezugssignal zugeführt, das wenigsgens die Filmempfindlichkeit berücksichtigt. Wird innerhalb dieses Zeitintervalls vom Ausgangssignal des integrierenden Verstärkers nicht der Pegel des Bezugssignals erreicht, wird begonnen, ein modifiziertes, mit der Zeit abnehmendes Bezugssignal an den Komparator abzugeben. Ein in der Rechen- und Steuerschaltung vorgesehener Rechner stellt den Zeitpunkt fest, zu dem der Pegel des modifizierten, abnehmenden Bezugssignals mit dem Pegel des Ausgangssignals des integrierenden Verstärkers übereinstimmt. Der Rechner errechnet die erforderliche Belichtungszeit als die Integrationszeit aus dem Schnittpunkt des extrapolierten konstanten Bezugssignals und dem extrapolierten Ausgangssigna] des integrierenden Verstärkers, das durch den Nullpunkt und das modifizierte Bezugssignal bestimmt wird.

Dadurch, daß das Ausgangssignal des integrierenden Verstärkers mit einem Bezugssignal verglichen wird, kann die Belichtungssteuerschaltung die Belichtungszeit in kürzester Zeit ermitteln, so daß sich verfälschende Einflüsse in dem integrierenden Verstärker, z. B. dessen Kondensator, nicht bemerkbar machen.

Die Erfindung ist mit vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 ein elektrisches Schaltbild einer Belichtungssteuerschaltung,

Fig,2 die Wahl einer Bezugsspannung zur Erläuterung der Arbeitsweise der Beljchtungssteuerschaltung nach F i g, 1 und

Fig,3 die Belichtungszeit als Funktion der Filmempfindlichkeit und Lichtstärke,

Die Belichtungssteuerschaltung nach Fig. 1 weist einen photoelektrischen Wandler 1 auf, welcher auf Licht vom zu photographierenden Objekt anspricht und einen Strom erzeugt, der seinerseits mit einem integrierenden Verstärker 2 integriert wird Dessen ι ο Ausgangsspanntng wird zusammen mit einer Bezugsspannung, die eine Rechen- und Steuerschaltung 9 liefert, an einen Spannungskomparator 8 gelegt Der integrierende Verstärker ist einem Schalttreiber 7 zugeordnet, der die Entladung der integrierten Spannung steuert.

Der integrierende Verstärker 2 umfaßt einen Betriebsverstärker 3, an dessen einem Eingang der Ausgangsstrom des photoelektrischen Wandlers 1 anliegt, einen Integrierkondensator 4, der an den Eingangs- und Ausgangsanschluß des Verstärkers angeschlossen ist, sowie parallel zum Integrierkondensator eine Reihenschaltung aus einem Entiadungswiderstand 5 und einem vom Schalttreiber 7 betäiigbaren Schalter 6. Die Aufgabe der Reihenschaltung besteht darin, den Kondensator zu entladen, sobald der Detektor die Integrationszeit festgestellt hat.

Die Rechen- und Steuerschaltung 9 weist eine Voreinstelleinrichtung in Form einer Schalterreihe auf, um vorher die Filmempfindlichkeit einstellen zu können, sowie eine Koppelschaltung 15, die auf die von der Schalterreihe 11 gelieferte Information hinsichtlich der Filmempfindlichkeit so anspricht, daß eine entsprechende Spannung auf den nachgeschalteten Rechner gegeben werden kann. Ferner sind ein Decodier/Zwi- J5 schenspeicher 13, der verschiedene Steuerwerte des Rechners 10 über eine Adressenleitung 10/4 bzw. eine Datenleitung 10ß zwischenspeichert und diese Angaben decodiert, ein Digital-Analog-Umsetzer 14, dem vom Decodier/Zwischenspeicher 13 eine Bezugsspannung darstellende Digitalinformation zugeführt wird, die der Umsetzer in etne Analoge Bezugsspannung umwandelt, und schließlich eine Anzeigevorrichtung 15 vorgesehen, die Angaben über die Integrationszeitspanne anzeigt, welche vom Decodierer/Zwischenspeicher 13 geliefert werden. Die vom Digital-Analog-Umsetzer 14 erzeugte analoge Bezugsspannung liegt am einen Eingang des Komparators 8 an und wird mit der integrationsspannung bzw. dem Ausgangssignal des integrierenden Verstärkers 2 verglichen. Wenn die integrierte Spannung der analogen Bezugsspannung entspricht oder diese übersteigt, erzeugt der Komparator ein Ausgangssignal, welches auf den Rechner 10 gegeben wird. Unter Berücksichtigung der aus der Schalterreihe 11 abgegebenen Informationen hinsichtlich der Filmempfindlichkeit errechnet der Rechner 10 eine Bezugsspannung, die dem Komparator 8 über den A/D-Umsetzer 14 zugeführt wird, und überwacht das Vergleichsergebnis, um die Integrationszeit festzustellen. Wenn diese bestimmt ist, liefert der Rechner ein die beendete Integration anzeigendes Signal, welches an den Schalttreiber 7 angelegt wird, der daraufhin den Schalter des integrierenden Verstärkers 2 schließt, wo auf diese Weise die integrierte Spannung am Kondensator 4 über den Entladungswiderstand 5 entladen wird. Damit ist ein Integrationsvorgang beendet und steht die Schaltung für einen neuen Zyklus bereit. Der Decodier/ Zwischenspeicher 13 kann in der Rechnen- und Steuerschaltung 9 ein Schließsignal für den Kameraverscnluß bei Erreichen der korrekten Belichtungszeit liefern.

Ein Merkmal des integrierenden Verstärkers 2 gemäß Fig. 1 besteht darin, daß die am einen Eingang des Komparators 8 anliegende Bezugsspannung durch den Rechner 10 geändert wird. Die Änderung der Bezugsspannung hängt auch von der von der Schalterreihe 11 gelieferten Filmempfindlichkeitsinformation ab. Die Art und Weise, in der der Rechner 10 die Bezugsspannung ändert, damit bei längeren Integrationszeiten diese zu einem früheren Zeitpunkt festgestellt werden können, ist anhand von Fig.2 näher erläutert

In Fig.2 ist auf der Ordinate eine integrierte Spannung ^dargestellt, die über einer Integrationszeit t auf der Abszisse eingetragen ist Die Kurve entspricht der Anwendung der in F i g. 1 dargestellten Integrationsschaltung in einer Belichtungssteuerschaltung einer photographischen Kamera mit direkter Belichtungsmessung. Eine Bezugsspannung Vie entspricht einer Filmempfindlichkeit von 16 ASA, während eine Bezugsspannung V3200 einem ASA-Wert von 3290 entspricht Die Bezugsspannung V hat bei geringer Filmempfindlichkeit einen höheren Wert und bei hoher Filmempfindlichkeit einen niedrigeren Wert Gemäß F i g. 2 ist die Belichtuiigsmessung für einen Bereich von Filmempfindlichkeiten von 16 bis 3200 ASA möglich. Auf der Abszisse ist eine minimale Integrationszeit f_m;„ und eine maximale Integrationszeit t_mlx eingetragen, die während einer direkten Belichtungsmessung mögliche Mindest- und Höchstintegrationszeiten bedeuten. Mit einer herkömmlichen Beiichtungssteuerschaitung ist eine exakte Lichtmessung nur für eine Belichtungsdauer möglich, die einer Integrationszeitspanne von t_mj„ bis tmm entspricht. Ist die Integrationszeit größer als t_max, so verfälscht der Leck- bzw. Kriechstrom des Integrierkondensators die Integrationszeit, weshalb eine die korrekte Feststellung der erforderlichen Belichtungszeit nicht möglich ist Außerdem kann die Feststeilung der Belichtungszeit nur nach deren Beendigung erfolgen.

In Γ i g. 2 ist als Ausgangspunkt eine Integrationszeit ίο und eine Integrierspannung des Werts 0 festgelegt. Vom Ausgangspunkt erstreckt sich eine Anzahl gerader Linien, die Integrierspannungen V_Lmax, V_r, V_1n^y, V_e und Vl mm anzeigen und unterschiedlichen Werten der Beleuchtungsstärke L als Parameter entsprechen. Von den genannten verschiedenen Werten der Beleuchtungsstärke stellt der Wert L_max die maximale Beleuchtungsstärke und der Wert L_mi„ die minimale Beleuchtungsstärke dar, die genau meßtechnisch erfaßt werden können. Für die Zwecke der vorliegenden Darstellung wird davon ausgegangen, daß die Beleuchtungsstärke einen Wort von Lr hat und daß der ASA-Wert der Filmempfindlichkeit λ ist In diesem Fall hat die Bezugsspannung V einen Wert V«, wie or auf aer Ordinate eingetragen ist. Die mittels Lichtmessung festgestellte richtige Belichtungszeit ist die Kurve V_r, die eine integrierte Spannung für die Beleuchtungsstärke Lr darstellt und die Bejugsspannung V_x kreuzt bzw. einen Schnittpunkt /zwischen der integrierten Spannung V_f und einer vom Wert V« auf der Ordinate ausgehenden horizontalen Linie hat. Da die Integraticnszeit tr in diesem Fall zwischen dem Minimal- und dem Maximal-Wert tmi„ und t_mix liegt, läßt sie sich im üblichen direkten photometrischen Ve> fahren errechnen, so daß die Bezugsspannung V_n nicht geändert werden muß.

Betrachtet man jedoch die Beleuchtungsstärke jL_fund die Bezugsspannung V_x, so zeigt sich, daß die die Integrationsspannung K₁. für die Leuchtstärke L_r darstellende gerade Linie die der Bezugsspannung K, entsprechende horizontale Linie nicht kreuzen kann, ehe die maximale Integrationszeitspanne t_m3v erreicht ist. Mit anderen Worten, die die integrierte Spannung V_e darstellende Linie kreuzt die der Bezugsspannung K, entsprechende horizontale Linie in einem Punkt e, der jenseits der maximalen Zeitspanne /_mat liegt. Die dem Schnittpunkt e entsprechende Integrationsszeitspanne ist te. Es ist also eine längere Zeit nötig als die maximale Integrationszeitspanne f_m.,,. um die Integrationszeilspanne /,. mit der üblichen direkten Photometric festzustellen. In diesem Fall wird der Integrationsvorgang durch den Kriechstrom des integrierenden Kondensators beeinflußt, und es kann, wie schon gesagt, die richtige Belichtungsdauer nicht bestimmt werden. Gemäß der Erfindung wird jedoch eine in Fig. 2 gezeigte gerade Linie ΈΒ definiert. Diese Linie ΈΕ verbindet einen Punkt a auf der der Bezugsspannung Kk, entsprechenden horizontalen Linie mit einem Punkt b auf einer anderen horizontalen Linie, die der Bezugsspannung Vj₂OO entspricht. Durch Verwendung der geraden Linie ä5 kann die Integrationszeitspanne vorzeitig bestimmt werden, um den Einfluß des Leckstroms des integrierenden Kondensators auszuschalten. Jegliche Bezugsspannung, die einem Punkt auf der Linie aB entspricht, ist im Rechner 10 gespeichert und wird dem Spannungskomparator 8 zugeführt. Beim Beispiel mit der Beleuchtungsstärke L_f und der Bezugsspannung V, wird ein dem ASA-Wert der Filmempfindlichkeit λ entsprechender Wert in der Schalterreihe 11 des Integrationszeitdetektors gemäß F i g. 1 festgelegt und dieser Wert über die Koppelschaltung 12 in den Rechner 10 eingegeben. Der Rechner 10 errechnet die dem ASA-Wert der Filmempfindlichkeit entsprechende Bezugsspannung K, unter Verwendung eines im Innenspeicher gespeicherten Werts, der unter Programmsteuerung manipulierbar ist, und liefert diesen über die Datenleitung lOß an den Decodierer/ Zwischenspeicher 13 unter Steuerung durch die Adressenleitung \0A. Daraufhin wandelt der Digital-Analog-Umsetzer 14 die Spannung in eine entsprechende analoge Bezugsspannung um, die dann an einen Eingang des Spannungskomparators 8 angelegt wird. Bei Beginn der Photometric wird die am anderen Eingang des Spannungskomparators 8 von der Integrationsschaltung 2 anliegende integrierte Spannung V₁. mit der Bezugsspannung V_x verglichen. Wie schon erwähnt, kann die integrierte Spannung V_e die der Bezugsspannung V, entsprechende horizontale Linie nicht kreuzen, ehe die maximale Integrationszeitspanne t_mlt erreicht ist. Wenn jedoch eine Integrationszeitspanne t_c nach dem Beginn der Photometrie erreicht ist, kreuzt die der Bezugsspannung Kt entsprechende horizontale Linie die Linie ab in einem Schnittpunkt c Der Rechner 10 speichert nicht nur die Bezugsspannungswerte entsprechend der Linie ab, sondern auch den Wert der Bezugsspannung V_x, der für die Photometrie benutzt wird, ebenso wie den Wert jeder entsprechenden Filmempfindlichkeit. Deshalb nimmt er im Moment der Integrationszeit t_c diese Integrationszeit t_c unter Programmsteuerung ohne weiteres wahr und ändert die nachfolgende Bezugsspannung zu einem abgewandelten Wert um, der entsprechend dem Ansprechvermögen gemäß der Linie ab unterschiedlich ist. Die Bezugsspannung, die sich längs der Linie ab unterschei-

det, wird also über den Decodierer/Zwischenspeicher und den Digital-Analog-Umsetzer an den Spannungskomparator 8 gegeben. Die Bezugsspannung ändert sich allmählich längs der Linie i5 in der durch Pfeil k angedeuteten Richtung. Im Zeitpunkt Ij hat die integrierte Spannung K₁. einen Wert K^ der einem Punkt ej auf der die integrierte Spannung V_e darstellenden Linie entspricht, während die unter Steuerung durch den Rechner 10 am Spannungskomparator 8 anliegende Bezugsspannung einen Wert V₁ annimmt, der einem Punkt j auf der Linie JB entspricht. Der Ausgang des Spannungskomparators 8 ändert sich in diesem Zeitpunkt also nicht. Wenn jedoch im Verlauf der Zeit die Integralionszeit /,/erreicht wird, kreuzt die integrierte Spannung eine der Bc7ugsspannung V_d entsprechende Linie in einem Schnittpunkt d, wodurch der Spannungskomparator 8 einen Ausgang erzeugt. Dieser Ausgang wird an den Rechner 10 weitergegeben und die entsprechende Integrationszeitspanne td im Rechner 10 gesteuert.

Wenn die den Schnittpunkt der integrierten Spannung mit der abgewandelten Bezugsspannung darstellende Integrationszeitspanne /,/festgestellt wird, errechnet der Rechner 10 die richtige Integrationszeitspanne t_e für die Beleuchtungsstärke L_c und die anfängliche Bezugsspannung V_x unter Verwendung der Integrationszeitspanne td, der entsprechenden Bezugsspannung Vd, der anfänglichen Bezugsspannung K, sowie der geraden Linie, die die integrierte Spannung V_e für die Beleuchtungsstärke L_e darstellt, in folgender Weise:

(D

Wenn man die der Linie ab entsprechende Bezugsspannung als V = /(/) darstellt, ist die Bezugsspannung V₁, auf einmalige Weise als V_d = f(t_d) zu erhalten. Folglich läßt sich die Gleichung (1) wie folgt umschreiben:

/Uj)

(2)

Anhand der obigen Beschreibung ist klar, daß die tatsächliche Integrationszeitspanne t_c ohne weiteres in einem früheren Zeitpunkt ^errechnet werden kann, der vor dem Ende der maximalen Integrationszeitspanne t_mir liegt, auch wenn die Integrationszeitspanne t_e die maximale Zeitspanne t_max übersteigt. Auf diese Weise kann der schädliche Einfluß des Kriechstroms des integrierenden Kondensators ausgeschaltet werde .

Bei Betrachtung der geraden Linie, die die integrierte Spannung V_Lmax für die maximale photometrisch zu bestimmende Beleuchtungsstärke L_n^_x darstellt, zeigt sich, daß sie die Bezugsspannung Vj₆ entsprechend dem ASA-Wert 16 der Filmempfindlichkeit in einem Schnittpunkt g schneidet, was einer Integrationszeitspanne von tg entspricht, und daß sie auch die einem

μ ASA-Wert der Filmempfindlichkeit 3200 entsprechende Bezugsspannung K3200 in einem Schnittpunkt h schneidet, der die minimale Integrationszeitspanne t_mm darstellt Die die integrierte Spannung V_Lmi„ für die minimale Beleuchtungsstärke L_m/„ darstellende gerade Linie kreuzt die Bezugsspannung K₃₂Oo entsprechend dem ASA-Wert 3200 der Filmempfindlichkeit im Zeitpunkt der maximalen Integrationszeitspanne t_max. Die die integrierte Spannung Κί^ιβ) für die Beleuch-

tungsstärke Z._mm(i6) darstellende gerade Linie kreuzt die Bezugsspannung Vu, entsprechend dem ASA Wert 16 der Filmempfindlichkeit im Zeitpunkt der maximalen Ingegrationszeitspanne l_m„.

In Fig. 3 ist dor Betriebsbereich des anhand von Fig. 1 und 2 beschriebenen Integrationszeitdetektors als Funktion der ASA-Werte der Filmempfindlichkeit sowie der Beleuchtungsstärke schematisch dargestellt. Auf de; Abszisse sind die ASA-Werte der Filmempfindlichkeit »on 16 bis 3200 eingetragen, während die Ordinate die feststellbare Integrationszeitspanne angibt. Auf der Ordinate ist die minimale Inte2^l'ationszeitspanne l_mm am weitesten oben und die im direkten photometrischen Verfahren feststellbare maximale Integrationszeitspanne /_mjt darunter gezeigt. Die maximale Integrationszeitspanne T_m,_n. die mit dem Intcgrationszeitdetektor gemäß der Erfindung feststellbar ist, ist unten im Diagramm eingetragen. Die verschiedenen

Pegel der Beleuchtungsstärke /._ma„ /L_mm(i6;. L_m,„ sind durch schräg nach links oben gerichtete Pfeile angedeutet. Es sei erwähnt, daß der gleiche Wert der Beleuchtungsstärke in der durch den jeweiligen Pfeil angedeuteten Richtung vorherrscht. Der Bereich A in Fig. 3 stellt denjenigen Bereich dar, in dem die Photometric mit einer herkömmlichen Integrationsschaltung in einem direkten photometrischen Verfahren möglich ist, während der Bereich B den Bereich angibt, der mit einem Integrationszeitdetektor gemäß der Erfindung feststellbar ist. Der Bereich A reicht vom Minimum zum Maximum der Integrationszeitspanne !mm bis f_m3> für ASA-Werte der Filmempfindlichkeit von 16 bis 3200 bei Beleuchtungsstärken von /.„,.,, bis L_mln. Im Gegensatz dazu ist bei Benutzung des Integrations/citdetektors gemäß der Erfindung die feststellbare maximale Integrationszeitspanne bis zu einem Wert von T_max ausgedehnt.

Micf2ü 2 Biaii Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche;

   U Belichtungssteuerschaltung in einer photographischen Kamera,

   mit einem photoelektrischen Wandler und einem diesem nachgeschalteten integrierenden Verstärker, dessen Ausgangssignal (V_e) dem ersten Eingang eines !Comparators zuführbar ist,
   und mit einer Rechen- und Steuerschaltung zur Bildung eines wenigstens die Filmempfindlichkeit berücksichtigenden Bezugssignals, das dem zweiten Eingang des !Comparators zuführbar ist,
   und zur Ermittlung der erforderlichen Belichtungszeit und zur Erzeugung eines Schließsignals für den Kameraverschluß mit Ausgangssignal des !Comparators,

   dadurch gekennzeichnet,
   daß die Rechen- und Steuerschaltung (9) einen Rechner (10) umfaßt, mit dem dem Komparator (8) ein konstantes Bezugssignal (V_x) während eines durch die Filmempfindlichkeit in bezug auf die Beleuchtungsstärke begrenzten Integrationszeitintervalls (te—to) zuführbar ist, das wenigstens die Filmempfindlichkeit berücksichtigt, daß der Rechner (10), wenn das Ausgangssignal (V_c) des integrierenden Verstärkers (2) innerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls (t_c— to) nicht den Pegel des konstanten Bezugssignals (V_x) erreicht, ein modifiziertes, mit zunehmender Integrationszeit (t) abnehmendes Bezugssignal (V) an den Komparator (8) vom Zeitpunkt (Q ?ft abzugeben beginnt,
   daß der Rechner (10) den Zeitounkt t_d feststellt, zu dem der Pegel des modifizierten, abnehmenden Bezugssignals (V_x) mit den» Pegsl des Ausgangssignals (Vc) des integrierenden Verstärkers (2) übereinstimmt, und

   daß der Rechner (10) die erforderliche Belichtungszeit als die Integrationszeit (U—h) aus dem Schnittpunkt des extrapolierten konstanten Bezugssignals (V_x) und dem extrapolierten Ausgangssignal (Vr) des integrierenden Verstärkers (2), das durch den Nullpunkt und das modifizierte Bezugssignal (Vd) zum Zeitpunkt /,/bestimmt ist, errechnet.
2. 2. Belichlungssteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (10) für die Belichtungs- bzw. Integrationszeit t_c aus dem konstanten Bszugssignal (V_x), dem Zeitpunkt fjund dem zugehörigen Pegel des Ausgangssignals (V_e) des integrierenden Verstärkers (2) nach der Gleichung