DE3151211A1

DE3151211A1 - Belichtungssteuerschaltung fuer eine kamera

Info

Publication number: DE3151211A1
Application number: DE19813151211
Authority: DE
Inventors: Kazunori Hachioji Tokyo Mizokami
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1980-12-26
Filing date: 1981-12-23
Publication date: 1982-08-05
Also published as: GB2090423A; DE3151211C2; GB2090423B; US4444481A

Description

Belichtungssteuerschaltung für eine Kamera
Die Erfindung betrifft eine Belichtungssteuerschaltung für eine Kamera, insbesondere eine Kamera mit direkter TTL-Lichtmessung durch das Objektiv, bei der ein Fotostrom aus einem zur Lichtmessung vorgesehenen fotoelektrischen Meßgrbßenumformer für die Steuerung des Belichtungsvorganges direkt integriert wird und einen integrierten Ausgang bildet, dessen Pegel in bezug auf einen ausgehend von Filmempfindlichkeitsdaten vorgewählten Wert bestimmt wird In jüngerer Zeit wird eine einäugige Spiegelreflexkamera mit sogenannter direkter TTL-Lichtrnessung durch das Objektiv verwendet, bei der Licht bestimmt wird, das von einem Aufnahmegegenstand kommend durch ein Aufnahmeobjektiv hindurchtritt und an der Oberfläche eines Films oder eines ersten Verschlußvorhanges reflektiert wird, unmittelbar bevor die Filmoberfläche freigelegt wird. Dadurch wird die Steuerung einer Belichtungszeit entsprechend einem solchen fotometrischen Ausgang ermöglicht. Bei einer Kamera dieser Art klappt ein mit einem Sucher verbundener Schwenkspiegel beim Auslösen des Verschlusses nach oben, wobei er den Beginn des Laufs des ersten Verschlußvorhanges ermöglicht. G1eichzeitig wird die Messung des von einem Aufnahmegegenstand herkornmenden Lichtes mit einem fotoelektrischen Meßgrößenumformer ausgelöst, der entsprechend dem Helligkeitsgrad des Aufnahmegegenstandes einen Fotostrom erzeugt und dadurch eine -Integrierung in einem Integrierkondensator bewirkt. Sobald eine Spannung am Integrierkondensator einen bestimmten \Wert erreicht, wird ein zweiter Verschlußvorhang freigegeben, beginnt zu laufen und beendet so die Belichtung.
Es versteht sich, daß eine Spannung, mit der die integrierte Spannung am Kondensator verglichen werden soll, um ihren Pegel zu bestimmen, entsprechend der Filmempfindlichkeit verändert werden muß. Die Filmempfindlichkeit ändert sich, ausgedrückt in ASA-Zahlen, gemäß der geometrischen Reihe 3, 6, 12, 25, 50, 100 ... 6400, so daß, wenn beispielsweise ein Filmempfindlichkeitsbereich von 3 bis 6400 abgedeckt werden soll, die zur Pegelentscheidung bzw. -bestimmung der integrierten Spannung benutzte Spannung in entsprechender Weise verändert werden muß. Läßt man jedoch eine Veränderung der zur Pegelentscheidung benutzten Spannung in der Weise zu, daß sie dem benutzten Filmempfindlichkeitsbereich entspricht, ergibt sich ein großer Unterschied bei der Größe der Entscheidungsspannungen, die dem höchsten und dem niedrigsten Filmempfindlichkeitsgrad entsprechen. Außerdem ist die für eine Änderung um eine Filmempfindlichkeitsstufe wählbare Veränderung der Entscheidungsspannung in der Größe begrenzt, so daß eine Belichtungssteuerschaltung dem Einfluß von Driftspannung oder Störsignalen ausgesetzt ist, wodurch die Bestimmung einer exakten Belichtungszeit verhindert wird.
Zur Überwindung dieser Schwierigkeit wird in der JP-OS 107 828/1978 eine Belichtungssteuerschaltung mit zwei Integrierkondensatoren vorgeschlagen, die mittels eines Schalters zugeschaltet und abgetrennt werden. Der Schalter ist mit einem veränderbaren Widerstand mechanisch gekuppelt, der in Übereinstimmung mit einer gewünschten Filmempfindlichkeit eingestellt wird, so daß zur gleichen Zeit, wie die Entscheidungsspannung entsprechend der Filmempfindlichkeit geändert wird, auch die Kapazität des Integrierkondensators verändert wird, um den Bereich zu unterdrücken, in dem die Entscheidungsspannung geändert wird Jedoch müssen bei dieser Belichtungssteuerschaltung der veränderbare Widerstand und der Schalter beide an einer gemeinsamen Unterlage angeordnet sein, damit sie mechanisch miteinander gekuppelt werden können. Daraus ergeben sich ein verwickelter Aufbau und eine ostenerhöhung.
Wenn andererseits ein Schalter mit einem Integrierkondensator in Reihe geschaltet ist, kann der Ausschalt-Widerstand des Schalters das Fließen eines Leckstromes durch den Integrierkondensator hervorrufen. Zur Lösung dieser Schwierigkeit ist ist eine Integrierschaltung vorgeschlagen worden (JP-OS 75 439/1976), bei der die entgegengesetzten Seiten des Integrierkondensators an beide Eingangsklemmen eines Operationsverstärkers angeschlossen sind, mit dem der fotoelektrische eßgrößenumformer verbunden ist, so daß der Kondensator bei geöffnetem Schalter in wesentlichen ohne Vorspannung bleibt.
Bei dieser Integrierschaltung ist jedoch eine Reihenschaltung aus dem Integrierkondensator und dem Schalter, mit der ein anderes Rückkoppelungselement im Nebenschluß liegt, im negativen Rückkoppelungskreis an die Ausgangsklemme und die invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers angeschlossen, wobei die Verbindungsleitung zwischen dem Integrierkondensator und dem Schalter über einen Mitkoppelungswiderstand mit der nichtinvertierenden Eingangsklemme des Verstärkers verbunden ist. Somit ist ein negatives Rückkoppelungselement von sehr hoher Impedanz erforderlich. Die obere Grenze der integrierten Spannung wird somit durch das negative Rückkoppelungselement bestimmt, und um einen bestimmten dynamischen Bereich für die integrierte Spannung sicherzustellen, ist es notwendig, daß bei außergewöhnlich kleinem Fotostrom für. das negative-Rückkoppelungselement eine sehr hohe Impedanz gewählt wird. Es bereitet jedoch sehr große Schwierigkeiten, ein Bauelement von so hoher, in der Praxis stabiler Impedanz bereitzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Belichtungssteuerschaltung für eine Kamera zu schaffen, der die vorstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik nicht anhaften.
Die Lösung der Aufgabe ist in den beigefügten Ansprüchen gekennzeichnet.
Nach einem ersten Lösungsgedanken der Erfindung wird eine von Filmempfindlichkeitsdaten abhängige Entscheidungsspannung für eine niedrige und eine hohe Filmempfindlichkeit in Form einer Konstantstrom-Vorspannung in einer üblichen Miller-Schaltung mit Koppelung an das Schalten der Kapazität eines Integrierkondensators geschaltet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind elektronische Schalter vorgesehen, die sowohl die Kapazität eines Integrierkondensators als auch eine Entscheidungsspannung automatisch schalten, die von Filmempfindlichkeitsdaten abhängig ist, welche über oder unter einem vorgegebenen, einem bestimmten Filmempfindlichkeitsgrad entsprechenden Wert liegen.
Um bei der Belichtungssteuerschaltung die Verwendung eines negativen Rückkoppelungselementes von hoh-er Impedanz zu vermeiden, sind erfindungsgemäß mehrere Integrierkondensatoren vorgesehen, von denen einer an beide Eingangsklemmen eines Operationsverstärkers angeschlossen ist und auf Vorspannung Null rückgesetzt wird, wann immer ein mit ihm in Reihe geschalteter Schalter geöffnet wird.
Erfindungsgemäß werden die Kapazität des Integrierkondensators und die von den Filmempfindlichkeitsdaten abhängige Entscheidungsspannung gleichzeitig geschaltet, wodurch eine Belichtungssteuerung in einem großen Filmempfindlichkeitsbereich durchgeführt werden kann, ohne eine groBe Änderung der Entscheidungsspannung zu ermöglichen. Dies vermeidet jeden Einfluß von Störsignalen oder von Driftspannung, wodurch eine genaue Bestimmung einer Belichtungszeit möglich ist.
Gemäß einem anderen vorteilhaften Lösungsgedanken der Erfindung braucht nur ein entsprechend der Filmempfindlichkeit eingestellter veränderbarer Widerstand betätigt zu werden, um sowohl die Kapazität der Integrierschaltung als auch die von der Filmempfindlichkeit abhängige Entscheidungsspannung in einem im voraus, etwa in der Mitte des Filmempfindlichkeitsbereiches festgelegten Punkt automatisch zu schalten, wodurch die Arbeitsweise in hohem Maße vereinfacht wird.
Außerdem ist es nicht notwendig, irgendeinen mit dem veränderbaren Widerstand mechanisch gekoppelten mechanischen Schalter vorzusehen. Die Kombination aus einer Entscheidungsschaltung und einem elektronischen Schalter führt alle Verarbeitungen vollelektronisch aus. Daraus ergeben sich eine erhöhte Betriebssicherheit und verringerte Kosten.
Ein anderes vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß anstelle eines negativen Rückkoppelungselementes von hoher Impedanz mehrere Integrierkondensatoren verwendet werden, die selektiv zugeschaltet werden. Somit läßt sich ein stabiler integrierter Ausgang erhalten. Außerdem ist der dynamische Bereich der Integrieroperation vergrößert, und die Anordnung ist vereinfacht.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Schaltplan einer Belichtungssteuerschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2(A) und 2(B) grafische Darstellungen des Integrier-Ansprechverhaltens der in Fig. 1 dargestellten Belichtungssteuerschaltung bei einer niedrigen und einer hohen Filmempfindlichkeit, Fig. 3 einen Schaltplan einer Belichtungssteuerschaltung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung und Fig. 4(A) und 4(B) grafische Darstellungen des Integrier-Ansprechverhaltens der in Fig. 3 dargestellten Belichtungssteuerschaltung bei einer niedrigen und einer hohen Filmempfindlichkeit.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Belichtungssteuerschaltung wird eine erste Bezugsspannung VR1 einer Klemme 1 zugeführt, die mit der nichtinvertierenden Eingangsklemme eines Operationsverstärkers 2 verbunden ist. Die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 2 ist über einen nachstehend als Analogschalter 3 bezeichneten elektronischen Schalter, der z.B.
ein Halbleiterschalter sein kann, mit der nichtinvertierenden Eingangsklemme eines weiteren Operationsverstärkers 4 verbunden. Der Analogschalter 3 hat eine Steuerklemme, die an eine Klemme 5 angeschlossen ist, der ein Triggersignal zugeführt wird.
Zwischen die nichtinvertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 4 und Masse ist ein erster Integrierkondensator 6 zwischengeschaltet, mit dem ein zweiter Integrierkondensator 7 nebengeschlossen ist, welcher mit einem Umschalter 8 in Reihe geschaltet ist.
Für die Lichtmessung ist ein fotoelektrischer Meßgrößenumformer 9, z.B. eine Fotodiode o.dgl., vorgesehen, der von der Oberfläche eines ersten Verschlußvorhanges oder eines Films reflektiertes Licht aufzufangen vermag. Der Meßgrößenumformer 9 ist mit seiner Anode und seiner Kathode an die invertiererde bzw. die nichtinvertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 4 angeschlossen. Die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 4 ist an die invertierende Eingangsklemme rückgeführt, an die invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 2 angeschlossen und über einen Widerstand 10 mit der Verbindungsleitung zwischen dem Integrierkondensator 7 und dem Umschalter 8 verbunden. Die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 4 ist ferner an die invertierende Eingangsklemme eines weitere Operationsverstärkers 11 angeschlossen, der eine Belichtungs-Entscheidungsschaltung bildet, die eine Belichtungszeit bestimmt.
Zum Vorwählen von Filmempfindlichkeitsdaten dient eine entsprechende Vorwählschaltung 13, zu der ein Operationsverstärker 14 gehört, der an seiner nichtinvertierenden Eingangsklemme mit einer Klemme 12 verbunden ist, an welcher eine zweite Bezugsspannung VR2 anliegt, die kleiner ist als die Bezugsspannung VR1. Die invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 14 ist an Masse über einen veränderbaren Widerstand 15 angeschlossen, der auf einen einer bestimmten Filmempfindlichkeit entsprechenden Widerstandswert eingestellt ist. Zum Zwecke der logarithmischen Kompression ist mit der invertierenden Eingangsklemme des Operationsverstärkers 14 der Emitter eines N-P-N-Transistors 16 verbunden, dessen Basis und Kollektor untereinander und mit-der Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 14 verbunden sind.
Die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 14 ist an die zusammengeschalteten Basiselektroden mehrerer, in einer Entscheidungsspannungs-Schaltung 17 enthaltener Transistoren 20 bis 23 angeschlossen und ferner über einen Widerstand 19 mit den zusammengeschalteten Emittern der Transistoren 21, 22 und 23 verbunden. Mit dem Umschalter 8 ist ein Umschalter 18 mechanisch verbunden, der zwischen den Emitter des Transsistors 20 und die'Emitter der Transistoren 21 bis 23 zwischengeschaltet ist. Die Verbindungsleitung zwischen dem Emitter des Transistors 20 und dem Umschalter 18 ist an die Klemme 12 angeschlossen. Der Umschalter 18 ist geöffnet und trennt die Emitter der Transistoren 21 bis 23 von der Klemme 12, wann immer der Umschalter 8, wie dargestellt, geschlossen ist und den Anschluß der Verbindungsleitung zwischen dem zweiten Integrierkondensator 7 und dem Widerstand 10 an Masse herstellt. Dagegen ist bei geöffnetem Umschalter 8 der Umschalter 18 geschlossen und verbindet die Emitter der Transistoren 21 bis 23 mit der Klemme 12.
Die Kollektoren der Transistoren 20 bis 23 in der Entscheidungsspannungs-Schaltung 17 sind zusammengeschaltet und gemeinsam sowohl mit der nichtinvertierenden Eingangsklemme des Operationsverstärkers 11 als auch über einen Widerstand 24 mit der Klemme 1 verbunden. Die Entscheidungsspannungs-Schaltung 17 ist als eine gewöhnliche Miller-Schaltung ausgebildet, die von den in der vorstehenden Weise geschalteten Transistoren 20 bis 23 gebildet ist. Die Ausgangsklemme des die Belichtungs-Entscheidungsschaltung bildenden Operationsverstärkers 11 ist über einen Elektromagneten 25, der den Lauf eines zweiten Verschlußvorhanges hemmt, an eine Klemme 26 angeschlossen, der eine Versorgungsspannung Vcc zugeführt wird.
Die Arbeitsweise ist folgende: Der-Widerstandswert des veränderbaren Widerstandes 15 wird zu Beginn mittels eines nicht dargestellten Vorwählgliedes für die Filmempfindlichkeit eingestellt. Dieser Widerstandswert ändert sich gemäß der Filmempfindlichkeit entsprechend einer geometrischen Reihe.
Je nachdem, ob die jeweilige Filmempfindlichkeit über oder unter einem vorgegebenen Wert liegt, sind die Umschalter 8 und 18 beim Einstellen des Widerstandes 15 entweder geöffnet oder geschlossen. Unter der Annahme, daß der Widerstand 15 so veränderbar ist, daß sich Filmempfindlichkeiten zwischen ASA 12 und ASA 6400 vorwählen lassen, sind die Umschalter 8 und 18 bei einer Filmempfindlichkeit unter ASA 250 geschlossen bzw. geöffnet, wie in Fig. 1 dargestellt, dagegen bei einer Filmempfindlichkeit über ASA 250 geöffnet bzw. ge= schlossen. Auf diese Weise werden die Umschalter 8 und 18 mit gegenseitiger Koppelung betätigt.
Beim Schließen eines nicht dargestellten Hauptschalters der Kamera werden die Bezugsspannungen VR1 und VR2 den zugehörigen Klemmen 1 und 12 zugeführt, die Versorgungsspannung Vcc der Klemme 26. Das der Klemme 5.zugeführte Triggersignal nimmt einen hohen Schaltwert an, wodurch der Analogschalter 3 geschlossen wird. Zu diesem Zeitpunkt hat der Ausgang des Operationsverstärkers 11 einen niedrigen Schaltwert, wodurch der Elektromagnet 25 erregt wird und es ermöglicht, daß ein zweiter Verschlußvorhang, der zusammen mit einem Filmtransportvorgang gespannt worden ist, in der gespannten Stellung gehalten wird.
Beim Einschalten des Hauptschalters wird der veränderbare Widerstand 15 mit der Bezugsspannung VR2 vorgespannt und dadurch von einem Strom VR2/RAsA durchflossen (RASA = Widerstandswert des Widerstandes 15). Dementsprechend erscheint an der Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 14 eine logarithmisch komprimierte Spannung V1 = (kT/q) ln (VR2/RASA), worin k die Boltzmann-Konstante ist, T die absolute Temperatur und q die Ladung eines Elektrons. Die Spannung V1 wird sowohl den Basiselektroden der Transistoren 20 bis 23 als auch über den Widerstand 19 den Emittern der Transistoren 21 bis 23 zugeführt.
Unter der Annahme, daß eine niedrige Filmempfindlichkeit von unter ASA 250 vorgewählt ist, ist ein erster Schaltzustand hergestellt, in dem gemäß Fig. 1 der Umschalter 8 geschlossen und der Umschalter 18 geöffnet ist. Weil durch den geöffneten Zustand des Umschalters 18 die Transistoren 21 bis 23 gesperrt sind, ist nur der Transistor 20 auf Durchlaß geschaltet und erzeugt eine logarithmische Streckung des Ausgangs aus dem Operationsverstärker 14. Es fließt daher ein Strom VR2/RASA zum Kollektor des Transistors 20. Bezeichnet man den Widerstandswert des Widerstandes 24 mit R24, läßt sich folglich die Kollektorspannung VJ des Transistors 20 folgendermaßen darstellen: Die vorstehend definierte Spannung VJ-wird der nichtinvertierenden Eingangsklemme des Operationsverstärkers 11-als Entscheidungsspannung zugeführt. Da der Umschalter 8 geschlossen ist, ist die Verbindungsleitung zwischen dem Integrierkondensator 7 und dem Widerstand 10 an Masse angeschlossen. Weil das an der Klemme 5 anliegende Triggersignal seinen hohen Schaltwert beibehält, damit der Analogschalter 3 nach dem Einschalten des-Hauptschalters geschlossen bleiben kann, wird die an der Klemme 1 anliegende erste Bezugsspannung VRl über den Operationsverstärker 2 und den Analogschalter 3 der nichtinvertierenden Eingangsklemme des Operationsverstärkers 4 zugeführt, und folglich wird sowohl der erste Integrierkondensator 6 als auch der zweite Integrierkondensator 7 mit der Bezugsspannung VR1 aufgeladen.
Wenn nunmehr ein Verschlußauslösekknopf niedergedrückt wird, klappt der der Suchereinrichtung zugeordnete Schwenkspiegel nach oben, wodurch Licht, das sowohl von der Oberfläche des ersten Verschlußvorhanges als auch von einer Filmoberfläche reflektiert wird, die beim Lauf des ersten Vorhangs freigelegt wird, auf den Meßgrößenumformer 9 auffällt und einen Fotostrom IS erzeugt. Gleichzeitig wechselt das an der Klemme 5 anliegende Triggersignal auf niedrigen Schaltwert, wodurch der Analogschalter 3 geöffnet wird. Der Operationsverstärker 4 hat eine hohe Eingangsimpedanz, und danach fließt die an den Integrierkondensatoren 6 und 7 gespeicherte Ladung durch den Operationsverstärker 4 hindurch entsprechend dem Fotostrom IS aus dem Meßgrößenumformer 9 ab. Wenn der Fotostrom während einer Zeitspanne t geflossen ist, tritt am Operationsverstärker 4 ein fotometrischer Ausgang oder eine Ausgangsspannung VO auf, die sich folgendermaßen ausdrücken läßt: worin C1 und C2 die jeweilige Kapazität der beiden Integrierkondensatoren 6 und 7 darstellen. Diese Ausgangsspannung V0 ist in Fig. 2(A) mit einer durchgezogenen Linie grafisch dargestellt. Die Kapazitäten C1 und C2 sind so.gewählt, daß C1:(C1 + C2) = 1:4, um dem nachstehend näher beschriebenen Schalten des Pegels der Entscheidungsspannung VJ zu entsprechen.
Wenn die nach der Gleichung (2) definierte Spannung V0dem Operationsverstärker 11 zugeführt wird, wird sie mit der Entscheidungsspannung VJ gemäß Gleichung (1) verglichen, die in Fig. 2(A) mit einer gestrichelten Linie dargestellt ist. Solange V0 > VJ, nimmt der Ausgang des Operationsverstärkers 11 seinen niedrigen Schaltwert an, wodurch der Elektromagnet 25 erregt bleibt und den Lauf des zweiten Verschlußvorhangs verhindert. Im Zeitpunkt t1 jedoch, wenn V0 = VJ, wechselt der Ausgang des Operationsverstärkers 11 auf seinen hohen Schaltwert, wodurch der Elektromagnet 25 entregt wird und den Ablauf des zweiten Verschlußvorhangs ermöglicht, der somit eine Belichtung beendet. Im ersten Schaltzustand der Umschalter 8 und 18 (Umschalter 8 geschlossen, Umschalter 18 geöffnet) verändert sich der Pegel der nach Gleichung (1) definierten Entscheidungsspannung VJ gemäß Fig. 2(A) nach oben und nach unten entsprechend einem im Bereich von ASA 12 bis ASA 250 gewählten Filmempfindlichkeitswert und ermöglicht somit eine Belichtungssteuerung entsprechend dem jeweiligen Filmempfindlichkeitswert.
Wenn eine Filmempfindlichkeit höher als ASA 250 gewählt ist, wird ein zweiter Schaltzustand hergestellt, in dem der Umschalter 8 geöffnet und der Umschalter 18 geschlossen ist.
Die Ausgangsspannung V1 des Operationsverstärkers 14 wird nunmehr den Basiselektroden der Transistoren 20 bis 23 zugeführt, wodurch ein Strom der Größe VR2/RASA durch den Kollektor jedes Transistors 20 bis 23 fließt. Die als die Entscheidungsspannung VJ benutzte gemeinsame Kollektorspannung der Transistoren 20 bis 23 läßt sich folgendermaßen ausdrücken: Da der Umschalter 8 geöffnet ist, ist die Verbindungsleitung zwischen dem Integrierkondensator 7 und dem Widerstand 10 nicht an Masse angeschlossen, so daß mit der ersten Bezugsspannung VR1 nur der erste Integrierkondensator 6 aufgeladen wird. Aufgrund des geöffneten Zustandes des Umschalters 8 ist die Verbindungsleitung zwischen dem Integrierkondensator 7 und dem Widerstand 10 über letzteren mit der invertierenden Eingangsklemme des Operationsverstärkers 4 verbunden, so daß die entgegengesetzten Seiten des Integrierkondensators 7 an beide Eingangsklemmen des Operationsverstärkers 4 angeschlossen sind und letzterer dadurch auf Vorspannung Null gesetzt ist. Mit anderen Worten, der Integrierkondensator 7 ist rückgesetzt.
Wenn nunmehr der Verschlußauslöseknopf niedergedrückt wird, um den Schwenkspiegel hochklappen zu lassen und den Ablauf des ersten Verschlußvorhangs zu ermöglichen, erzeugt der Meßgrößenumformer 9 den Fotostrom IS zur Einleitung einer Integrieroperation als Folge der Öffnung des Analogschalters 3.
Da nunmehr nur der erste Integrierkondensator 6 aufgeladen ist, fließt die an letzterem gespeicherte Ladung entsprechend dem Foto strom aus dem Meßgrößenumformer 9 ab. Dementsprechend läßt sich die Ausgangsspannung VO des Operationsverstärkers 4 folgendermaßen ausdrücken: Diese Ausgangsspannung V0 ist in Fig. 2(B) mit einer durchgezogenen Linie grafisch dargestellt. Ein Vergleich der Spannung V0 gemäß der Gleichung (4) mit der Spannung V0 gemäß der Gleichung (2) zeigt, daß die Spannung V0 gemäß der Gleichung (4) einer rascheren Änderung unterliegt. Mit anderen Worten, bei einer hohen Filmempfindlichkeit ist die Kapazität der Integrierschaltung herabgesetzt, damit sich die Ausgangsspannung VO rascher ändern kann.
Aus der Gleichung (3) wird deutlich, daß ein Spannungsabfall am Widerstand 24 nunmehr verstärkt ist, damit die Größe der Entscheidungsspannung VJ reduziert wird. Wenn die nach der Gleichung (4) definierte Spannung V0 dem Operationsverstärker 11 zugeführt wird, wird sie mit der nach Gleichung (3) definierten Entscheidungsspannung VJ verglichen, die in Fig.
2(B) mit gestrichelten Linien dargestellt ist. Im Zeitpunkt t2, wenn VO = VJ, wechselt der Ausgang des Operationsverstärkers 11 von niedrigem auf hohen Schaltwert, wodurch der Elektromagnet 25 entregt wird und den Ablauf des zweiten Verschlußvorhanges ermöglicht, der dadurch eine Belichtung beendet. Im zweiten Schaltzustand der Umschalter 8 und 18 (Umschalter 8 geöffnet, Umschalter 18 geschlossen) verändert sich der Pegel der nach Gleichung (3) definierten Entscheidungsspannung VJ gemäß Fig. 2(B) nach oben und nach unten entsprechend einer Änderung der Filmempfindlichkeit im Bereich von ASA 250 bis ASA 6400 und ermöglicht somit eine Belichtungssteuerung entsprechend der Filmempfindlichkeit.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden die von der Filmempfindlichkeit abhängige Entscheidungsspannung und die Kapazität der Integriersehaltung gleichzeitig mittels der Umschalter 8 und 18 geschaltet, die über oder unter einer Filmempfindlichkeit, die als ungefährer Mittelwert im Bereich der wählbaren Filmempfindlichkeitserte gewählt ist, gegensinnig geöffnet oder geschlossen sind. Anders als bei einer Anordnung mit konstant bleibender Kapazität der Integrierschaltung, wird folglich die Entscheidungsspannung VJ bei sich zwischen Größt- und Kleinstwert ändernder Filmempfindlichkeit innerhalb eines reduzierten Bereiches geändert. Auf diese Weise wird eine exakte Belichtungssteuerung frei von Einflüssen durch Störsignale und Driftspannung sichergestellt.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform einer Belichtungssteuerschaltung gemäß der Erfindung sind Bauteile, die denen der Belichtungssteuerschaltung gemäß Fig. 1 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Auf eine nochmalige Beschreibung dieser Bauteile wird verzichtet.
Bei der Belichtungssteuerschaltung gemäß Fig. 3 sind die Umschalter 8 und 18 durch elektronische Schalter in Form von Analogschaltern 28 und 38 ersetzt. Die Verbindungsleitung zwischen dem Integrierkondensator 7 und dem Widerstand 10 ist über den Analogschalter 28 an Masse angeschlossen, und der Analogschalter 38 ist zwischen die nichtinvertierende Ein gangsklemme des Operationsverstarkers 11 und die zusammengeschalteten Kollektoren der Transistoren 21 bis 23 zwischengeschaltet. Der Analogschalter 38 weist eine Steuerklemme auf, die mit der Ausgangskleme eines Operationsverstärkers 29 verbunden ist, der eine Vergeichsschaltung bildet. Die Steuerklemme des Analogschalters 28 ist mit dem Ausgang eines Inverters 30 verbunden, der an die Ausgangsklemme des Verstärkers 29 angeschlossen ist.
Zusätzlich zur Vorwählschaltung 13 für Filmempfindlichkeitsdaten, die mittels des veränderbaren Widerstandes 15 die Einstellung auf jede bestimmte Filmempfindlichkeit ermöglicht, ist eine zweite Vorwählschaltung 33 für Filmempfindlichkeitsdaten vorgesehen. Wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform wird die Bezugsspannung VR2 an die Klemme 12 angelegt, welche mit der nichtinvertierenden Eingangsklemme des Operationsverstärkers 14 in der ersten Vorwählschaltung 13 für Filmempfindlichkeitsdaten verbunden ist. Ferner ist die Klemme 12 mit den zusammengeschalteten Emittern der Transistoren 20 bis 23 in der Entscheidungsspannungs-Schaltung 17 und mit der nichtinvertierenden Eingangsklemme eines Operationsverstärkers 34 in der zweiten Vorwählschaltung 33 für Filmempfindlichkeitsdaten verbunden. Der Operationsverstärker 34 weist eine invertierende Eingangsklemme auf, die an Masse über einen Widerstand 35 angeschlossen ist, dessen Widerstandswert einem bestimmten Filmempfindlichkeitswert entspricht. In ähnlicher Weise wie der Transistor 16 in der ersten Vorwählschaltung 13 ist zur logarithmischen Kompression ein N-P-N-Transistor 36 an die invertierende Eingangsklemme und an die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 34 angeschlossen. Die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 14 ist mit der invertierenden Eingangsklemme des eine Vergleichsschaltung bildenden Operationsverstärkers 29 verbunden, wogegen an die nichtinvertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 29 die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 34 angeschlossen ist.
Die Arbeitsweise ist folgende: Beim Schließen des Hauptschalters der Kamera wird der veränderbare Widerstand 15 in der ersten Vorwählschaltung 13 für Filmempfindlichkeitsdaten mit der Bezugsspannung VR2 vorgespannt, wodurch an der Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 14 eine Spannung V1 = (kT/q) mal ln (VR2/RASA) auftritt. In ähnlicher Weise fließt in der zweiten Vorwählschaltung 33 für Filmempfindlichkeitsdaten ein Strom von der Größe VR2/R35 (R35= Widerstandswert des Widerstandes 35) durch den Widerstand 35, wodurch an der Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 34 eine logarithmisch komprimierte Spannung V2 = (kT/q) ln (VR2/R35) auftritt.
Der Widerstandswert R35 des Widerstandes 35 in der zweiten Vorwählschaltung 33 für Filmempfindlichkeitsdaten ist so gewählt, daß er einer Filmempfindlichkeit entspricht, die einen ungefähren Mittelwert im mit dem veränderbaren Widerstand 15 einstellbaren Filmempfindlichkeitsbereich darstellt. Es sei beispielsweise angenommen, daß der Widerstand 15 die Wahl einer Filmempfindlichkeit im Bereich zwischen ASA 12 und ASA 6400 ermöglicht; in diesem Falle wird der Widerstandswert R35 so gewählt, daß er einer Filmempfindlichkeit von etwa ASA 250 entspricht. Wenn der Widerstandswert RASA des Widerstandes 15 geändert wird, ändert sich die daraus resultierende Filmempfindlichkeit nach einer geometrischen Reihe 12, 25, 50, 100 ... Dementsprechend werden die mit dem Widerstand 15 gebildeten Filmempfindlichkeitsdaten über den Operationsverstärker 14 den Basiselektroden der Transistoren 20 bis 23 und der invertierenden Eingangsklemme des Operationsverstärkers 29 in Form der Spannung V1 zugeführt. Die Ausgangsspannung V2 des Operationsverstärkers 34 wird an die nichtinvertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 29 angelegt; es wird aber darauf hingewiesen, daß die Ausgangsspannung V2 konstant ist und einer mittels des Widerstandes 35 eingestellten bestimmten Filmempfindlichkeit von z.B. ASA 250 entspricht. Beide Spannungen V1 und V2 werden vom Operationsverstärker 29 miteinander verglichen, um ihren jeweiligen Pegel zu bestimmen. Es sei angenommen, daß mit dem veränderbaren Widerstand 15 eine Filmempfindlichkeit eingestellt worden ist, die niedriger ist als die mit dem Widerstand 35 eingestellte Filmempfindlichkeit von ASA 250, daß also RASA kleiner ist als R35. Daraus folgt, daß V1 > V2 und daß der Ausgang des Operationsverstärkers 29 einen niedrigen Schaltwert annimmt. Im umgekehrten Falle von RASA > R35 ist V1 kleiner als V2 und daher nimmt der Ausgang des Operationsverstärkers 29 seinen hohen Schaltwert an.
Wenn die mittels des veränderbaren Widerstandes 15 eingestellte Filmempfindlichkeit niedriger ist als die mit dem Widerstand 35 eingestellte, gibt der Operationsverstärker 29 einen Ausgang von niedrigem Schaltwert ab, wodurch der Analogschalter 38 geöffnet, der Analogschalter 28 dagegen geschlossen wird. Weil der Analogschalter 38 geöffnet ist, kann die an die Basiselektroden der Transistoren 20 bis 23 angelegte Ausgangsspannung V1 des Operationsverstärkers 14 die Transistoren 21 bis 23 nicht auf Durchlaß schalten. Nur der Transistor 20 ist elektrisch leitend und ermöglicht das Fließen eines Stromes VR2/RASA zu seinem Kollektor. Folglich tritt am Kollektor des Transistors 20 eine Spannung VJ = VR1 - (R24/RAsA)VR2, wie durch die Gleichung (1) definiert, auf. Diese Spannung VJ wird der nichtinvertierenden Eingangsklemme des Operationsverstärkers 11 als Entscheidungsspannung zugeführt.
Weil der Analogschalter 28 geschlossen ist, ist die Verbindungsleitung zwischen dem Integrierkondensator 7 und dem Widerstand 10 an Masse angeschlossen. Weil das an die Klemme 5 angelegte Triggersignal beim Schließen des Hauptschalters und des Analogschalters 3 seinen hohen Schaltwert beibehält, wird die an der Klernme 1 anliegende erste Bezugsspannung VR1 über den Operationsverstärker 2 und den Analogschalter 3 der nichtinvertierenden Eingangsklemme des Operationsverstärkers 4 zugeführt. Folglich werden der erste und der zweite Integrierkondensator 6 bzw. 7 beide mit der Bezugsspannung VRl aufgeladen.
Wenn nunmehr der Verschlußauslöseknopf niedergedrückt wird, klappt der der Suchereinrichtung zugeordnete Schwenkspiegel nach oben und ermöglicht es, daß Licht, welches sowohl an der Oberfläche des ersten Verschlußvorhanges als auch bei Beginn des Laufes des ersten Vorhanges an der Filmoberfläche reflektiert wird, auf den Meßgrößenumformer 9 auffällt und einen Fotostrom IS erzeugt. In diesem Zeitpunkt wechselt das an der Klemme 5 anliegende Triggersignal auf seinen niedrigen Schaltwert und öffnet somit den Analogschalter 3. Daraufhin fließt die an den Integrierkondensatoren 6 und 7 gespeicherte Ladung durch den Operationsverstärker 4 hindurch entsprechend dem durch den Meßgrößenumformer 9 hindurchfließenden Fotostrom IS ab. Folglich tritt an der Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 4 eine Spannung VO = VR1 - (Is:(Cl+C2))t auf, wie nach der Gleichung (2) definiert.
Die Spannung V0 wird dem Operationsverstärker 11 zugeführt und mit der Entscheidungsspannung VJ gemäß der Gleichung (1) verglichen, die in Fig. 4(A) mit gestrichelten Linien dargestellt ist. Bei V0 > VJ behält der Ausgang des Operationsverstärkers 11 seinen niedrigen Schaltwert bei und hält den Elektromagneten 25 in erregtem Zustand, in dem dieser den Ablauf des zweiten Verschiußvorhanges verhindert. Im Zeitpunkt t1, wenn VO = VJ, wechselt der Ausgang des Operationsverstärkers 11 auf seinen hohen Schaltwert, wodurch der Elektromagnet 25 entregt wird, den Ablauf des zweiten Vorhangs ermöglicht und somit eine Belichtung beendet.
Wenn die mit dem veränderbaren Widerstand 15 eingestellte Filmempfindlichkeit höher ist als die mit dem Widerstand 35 eingestellte, ist folglich RASA> R35 und der Ausgang des Operationsverstärkers 29 nimmt seinen hohen Schaltwert an.
Folglich wird der Analogschalter 38 geschlossen, der Analogschalter 28 dagegen geöffnet.
Wenn die Ausgangsspannung V1 des Operationsverstärkers 14 an die Basiselektroden der Transistoren 20 bis 23 angelegt wird, fließt dementsprechend durch die Kollektoren der Transistoren 20 bis 23 ein Strom VR2/RASA Folglich ist die gemeinsame Kollektorspannung dieser Transistoren 20 bis 23, oder die dem Operationsverstärker 11 zugeführte Entscheidungsspannung VJ, VJ = VR1 - (4R24: RASA)VR2, wie durch die Gleichung (3) definiert. Weil der Analogschalter 28 geöffnet ist, ist die Verbindungsleitung zwischen dem zweiten Integrierkondensator 7 und dem Widerstand 10 nicht an Masse angeschlossen, und folglich wird nur der erste Integrierkondensator 6 mit der Bezugsspannung VR1 aufgeladen. Weil diejenige Klemme des Integrierkondensators 7, die bei geschlossenem Analogschalter 28 an Masse angeschlossen ist, nunmehr, bei geöffnetem Analogschalter 28, über den Widerstand 10 mit der invertierenden Eingangsklemme des Operationsverstärkers 4 verbunden ist, ist der Integrierkondensator 7 mit seinen entgegengesetzten Seiten an beide Eingangsklemmen des Operationsverstärkers 4 angeschlossen und hat somit die Vorspannung Null. Mit anderen Worten, der Integrierkondensator 7 ist rückgesetzt.
Wenn nunmehr der Verschlußauslöseknopf niedergedrückt wird, wodurch das Hochklappen des Schwenkspiegels ausgelöst und der Ablauf des ersten Verschlußvorhanges ermöglicht wird, wird der Meßgrößenumformer 9 vom Fotostrom IS durchflossen und der Analogschalter 3 wird aus der Schließ- in die Öffnungsstellung umgeschaltet, wodurch eine Integrieroperation ausgelöst wird. Weil in diesem Zeitpunkt nur der Integrierkondensator 6 aufgeladen ist, fließt die an ihm gespeicherte Ladung entsprechend dem Fotostrom 15 ab. Folglich ist die Ausgangsspannung V0 des Operationsverstärkers 4 nach der Gleichung (4) definiert, oder VO = VR1 - (Is:Cl)t.
Die Ausgangsspannung VO wird dem Operationsverstärker 11 zugeführt und mit der Entscheidungsspannung VJ gemäß Gleichung (3) verglichen., die in Fig.-4(B) mit gestrichelten Linien dargestellt ist. Im Zeitpunkt t2, wenn = Vji wechselt der Ausgang des Operationsverstärkers 11 von seinem niedrigen auf seinen hohen Schaltwert, wodurch der Elektromagnet 25 entregt wird, den Ablauf des zweiten Verschlußvorhanges ermöglicht und somit eine Belichtung beendet. Für jeden Wert von RASA kleiner und größer als R35 verändert sich der Pegel der Entscheidungsspannung VJ gemäß Fig. 4(A) und 4(B) nach oben und nach unten entsprechend einer eingestellten-Filmempfindlichkeit, um eine an diese angepaßte Belichtungssteuerung zu ermöglichen.
Auf diese Weise wird bei der in Fig. 3 dargestellten Belichtungssteuerschaltung sowohl die vom Filmempfindlichkeitsgrad abhängige Entscheidungsspannung als auch die Kapazität der Integrierschaltung automatisch und gleichzeitig geschaltet, wenn ein Widerstandswert des veränderbaren Widerstandes 15, der gleich ist dem Widerstandswert R35 des Widerstandes 35 entsprechend einem bestimmten Wert der Filmempfindlichkeit, über- oder unterschritten ist. Somit ist es auch hier möglich, die Entscheidungsspannung VJ innerhalb eines reduzierten Bereiches in dieser Belichtungssteuerschaltung variieren zu lassen, wenn die Filmempfindlichkeit zwischen ihrem Größt-und ihrem Kleinstwert geändert wird. Dies bedeutet, daß eine exakte Belichtungssteuerung durchgeführt wird, die den Einflüssen von Störsignalen oder Drift nicht ausgesetzt ist.
Bei dieser Ausführungsform werden die Entscheidungsspannung und die Kapazität automatisch mittels der Analogschalter geschaltet. Somit zeichnet sich diese Ausführungsform durch einfachere Arbeitsweise und erhöhte Betriebssicherheit aus.
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Claims

APispsüche : Belichtungssteuerschaltung für eine Kamera, bei der ein zur Lichtmessung benutzter fotoelektrischer Meßgrößenumformer einen der Helligkeit eines Aufnahmegegenstandes entsprechenden Fotostrom erzeugt, welcher durch Integrieren in eine integrierte Spannung umgewandelt wird, die mit einer von Filmempfindlichke itsdaten abhängigen Entschei dungsspannung verglichen wird, so daß ein Belichtungsende-Ausgang erzeugt wird, wenn die integrierte Spannung mit der Entscheidungsspannung zusammenfällt, g e k e n n z e i c h n e t durch die Kombination der folgenden Bauelemente: eine Integrierschaltung mit mehreren Integrierkondensatoren (6,7) zum Integrieren eines vom Meßgrößenumformer (9) erzeugten Fotostroms ein Operationsverstärker (4) zur Lichtmessung, der einen fotometrischen Ausgang in Form einer integrierten Spannung der Integrierschaltung abgibt, eine Filmempfindlichkeitsdaten-Vorwählschaltung (13) zum Erzeugen einer Filmempfindlichkeitsdaten entsprechenden Spannung, die beliebig entsprechend der Empfindlichkeit eines benutzten Films vorgewählt wird, eine Entscheidungsspannungs-Schaltung (17) zum Umwandeln einer Ausgangsspannung der Vorwählschaltung (13) in eine Entscheidungsspannung (VJ), eine Belichtungs-Entscheidungsschaltung (Operationsverstärker 11), die den fotometrischen Ausgang des Operationsverstärkers (4) mit der Entscheidungsspannung (VJ) aus der Entscheidungsspannungs-Schaltung (17) vergleicht, um eine Belichtungszeit zu steuern, und eine an die Integrierschaltung bzw. an die Entscheidungsspannungs-Schaltung (17) angeschlossene Umschalteinrichtung zum gleichzeitigen Schalten der kombinierten Kapazität der Integrierkondensatoren (6,7) in der Integrierschaltung und der Größe der Entscheidungsspannung (VJ) aus der Entscheidungsspannungs-Schaltung (17).
2. Belichtungssteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers (4) für die Lichtmessung an dessen eigene invertierende Eingangsklemme rückgeführt ist, der Meßgrößenumformer (9) an beide Eingangsklemmen des Operationsverstärkers (4) angeschlossen ist, die Integrierkondensatoren (6,7) an einer Seite mit der nichtinvertierenden Eingangsklemme des Operationsverstärkers (4) verbunden sind, einer der Integrierkondensatoren (7) mit seiner anderen Seite an die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers (4) angeschlossen ist, und die Umschalteinrichtung einen ersten Umschalter (8) aufweist, über den die andere Seite des einen Integrierkondensators (7) mit der anderen Seite des anderen Integrierkondensators (6) verbunden ist.
3. Belichtungssteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Entscheidungsspannungs-Schaltung (17) von einer üblichen Miller-Schaltung gebildet ist, und die Umschalteinrichtung einen zweiten Umschalter (18) aufweist, mit dem die Miller-Schaltung verbunden ist.
4. Belichtungssteuerschaltung für eine Kamera, bei der ein zur Lichtmessung benutzter fotoelektrischer Meßgrößenumformer einen der Helligkeit eines Aufnahmegegenstandes entsprechenden Fotostrom erzeugt, welcher durch Integrieren in eine integrierte Spannung umgewandelt wird, die mit einer von Filmempfindlichkeitsdaten abhängigen Entscheidungsspannung verglichen wird, so daß ein Belichtungsende-Ausgang erzeugt wird, wenn die integrierte Spannung mit der Entscheidungsspannung zusammenfällt, g e k e n n z e i c h n e t durch die Kombination der folgenden Bauelemente: eine Integrierschaltung mit mehreren Integrierkondensatoren (6,7) zum Integrieren eines vom Heßgrbßenumformer (9) erzeugten Fotostroms einen Operationsverstärker (4) zur Lichtmessung, der einen fotometrischen Ausgang in Form einer integrierten Spannung der Integrierschaltung abgibt, eine erste Filmempfindlichkeitsdaten-Vorwählschaltung (13) zum Erzeugen einer Filmempfindlichkeitsdaten entsprechenden Spannung, die beliebig entsprechend der Empfindlichkeit eines benutzten Films vorgewahlt wird, eine zweite Filmempfindlichkeitsdaten-Vorwählschaltung (33) zum Erzeugen einer Filmempfindlichkeitsdaten entsprechenden Spannung von einem bestimmten Wert, der einem bestimmten Wert der Filmempfindlichkeit entspricht, eine Entscheidungsspannungs-Schaltung (17) zum Umwandeln einer Ausgangsspannung der ersten Filmempfindlichkeitsdaten-Vorwählschaltung (13) in eine Entscheidungsspannung (VJ), eine Belichtungs-Entscheidungsschaltung (Operationsverstär ker 11), die den fotometrischen Ausgang des Operationsverstärkers (4) mit der Entscheidungsspannung (VJ) aus der Entscheidungsspannungs-Schaltung (17) vergleicht, um eine Belichtungszeit zu steuern, eine an die Integrierschaltung bzw. an die Entscheidungsspannungs-Schaltung (17) angeschlossene elektronische Schalteinrichtung zum gleichzeitigen Schalten der Kapazität eines Integrierkondensators oder miteinander kombinierter Integrierkondensatoren (6,7) in der Integrierschaltung und der Entscheidungsspannung (VJ) der Entscheidungsspannungs-Schaltung (17), und eine Vergleichs- und Entscheidungsschaltung (Operationsverstärker 29), die die Ausgangsspannungen der beiden Filmempfindlichkeitsdaten-Vorwählschaltungen (13,33) miteinander vergleicht, um Ausgangsspannungen entgegengesetzter Polaritäten zu erzeugen, welche die-elektronische Schalteinrichtung ein- oder ausschalten.
5. Belichtungssteuerschaltung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers (4) für die Lichtmessung an dessen eigene invertierende Eingangsklemme rückgeführt ist, der Meßgrößenumformer (9) an beide Eingangsklemmen des Operationsverstärkers (4) angeschlossen ist, die Integrierkondensatoren (6,7) an einer Seite mit der nichtinvertierenden Eingangsklemme des Operationsverstärkers (4) verbunden sind, einer der Integrierkondensatoren (7) mit seiner anderen Seite an -die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers (4) angeschlossen ist, und die elektronische Schalteinrichtung einen ersten elektronischen Schalter (Analogschalter 28) hat, über den die andere Seite des einen Integrierkondensators (7) mit der anderen Seite des anderen Integrierkondensators (6) verbunden ist.
6. Belichtungssteuerschaltung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Entscheidungsspannungs-Schaltung (17) von einer üblichen Miller-Schaltung gebildet ist, und die elektronische Schalteinrichtung einen zweiten elektronischen Schalter (Analogschalter 38) aufweist, mit dem die Miller-Schaltung verbunden ist.