DE3400930C2

DE3400930C2 - Fotometrische Schaltungsanordnung für Kameras

Info

Publication number: DE3400930C2
Application number: DE3400930A
Authority: DE
Inventors: Kazunori Hachioji Tokio/Tokyo Mizokami
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1983-01-12
Filing date: 1984-01-12
Publication date: 1985-08-08
Also published as: DE3400930A1; JPS59108230U; JPH0351724Y2; US4498753A

Abstract

Eine fotometrische Schaltungsanordnung für eine Kamera hat eine Bezugsspannungsschaltung (2), einen Operationsverstärker (1) mit einem fotoelektrischen Wandlerelement (3) für die Fotometrie, wobei ein Eingang des Verstärkers (1) und ein Ausgang der Bezugsspannungsschaltung (2) über ein Impedanzelement (Widerstand 10) an einen Spannungsteileranschluß (6a) einer Batterie (6) angeschlossen sind, und eine Umschaltschaltung (Transistoren 13, 14), die synchron mit einer Verschlußauslösung die Bezugsspannungsschaltung (2) in einen Betriebszustand schaltet und zwischen Festwiderständen (7, 15) umschaltet, die dem Operationsverstärker (1) einen Vorspannungsstrom zuleiten.

Description

derart, daß dem Operationsverstärker (1) durch cinen mit einem Fotometrieeinleitungssignal synchronisierten Umschaltvorgang ein Vorstrom über wenigstens den ersten Festwiderstand (7) und, während sich die Umschalt-Schaltung (13,14) in einem Ruhezustand befindet, ein Vorstrom nur über den zweiten Festwiderstand (15) zugeführt wird.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalt-Schaltung

— einen ersten Schalttransistor (13) aufweist, der durch Einschalten der Umschalt-Schaltung synchron mit einem Foiomelriecinleitungssignul die Bezugsspannungsschaltung (2) aus ihrem Ruhe- in ihren Betriebszustand umschaltet,
und einen zweiten Schalttransistor (14), der den Operationsverstärker (1) aus einem Zustand, in dem ein Vorstrom mit geringem Energieverbrauch zugeführt wird, in einen anderen Zustand mit Zuführung eines normalen Vorstroms zur gleichen Zeit wie der Umschaltvorgang des ersten Schalttransistors (13) schaltet.

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Die Erfindung betrifft eine fotometrische Schaltungsanordnung für eine Kamera, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer derartigen herkömmlichen fotometrischen Schaltungjanordnung gemäß der DE-OS 28 33 217. wie sie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, wird ein Fotostrom, der in einem foioelcktrischen Wandlerelement für die Fotometrie, z. B. einer Silizium-Fotodiode oder in einer Solarbatterie, in Übereinstimmung mit der HeI-ligkeit eines Aufnahmeobjektes erzeugt und als eine Spannung in logarithmisch verdichteter Form erfaßt. Bei der in Fig. 1 dargestellten fotometrischen Schaltungsanordnung ist ein fotoelektrisches Wandlerelement 3 zwischen einen nicht inver'ierenden » + «-Eingang eines Operationsverstärkers 1, der mit einem Ausgang einer Bezugsspannungsschaltung 2 verbunden ist, und einen invertierenden >>—«-Eingang des Operationsverstärkers 1 zwischengeschaltet, und zwischen den invertierenden »—«-Eingang und einen Ausgang des Operationsverstärkers 1 ist eine Diode 4 für die logarithmische Kompression zwischcngeschaltet. Die Stromversorgungsanschlüsse des Operationsverstärkers 1 und der Bezugsspannungsschaltung 2 sind über einen Hauptschalter 5, der durch eine Verschlußauslösung geschlossen wird, mit einer Batterie 6 verbunden. Der Operationsverstärker 1 wird über einen Widerstand 7 durch einen Vorspannungsstrom aktiviert. Beim gezeigten Beispiel, bei dem das fotoelcktrische Wandlerelement 3 zwischen die » + «- und » — «-Kingärige ck's Operationsverstärkers 1 zwischengeschaltet ist. wird zwischen den beiden Anschlüssen des Wandlcrclemi.-nts 3 stets die gleiche Spannung aufrechterhalten: folglich lassen sich LichtemDfindlichkeits-Charakteristikcn von

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guter Linearität erzielen.

Beim Schließen des Hauptschalters 5 durch eine Verschlußauslösung benötigt jedoch die Fotoelektrische Schaltungsanordnung nach Erreichen des stabilen Zustandes eine beträchtliche Zeit, bis vom Operationsversiärker 1 ein Ausgangssignal eines normalen fotometrischen Wertes abgeleitet werden kanu. Der Hauptgrund dafür liegt in den durch die Verbindungsleitung des Wandlerelementes 3 und der Diode 4 und durch andere Schaltungsteile gebildeten Kapazitäten, se daß Zeit be- ίο nötigt wiid, die Ladungen an diesen elektrostatischen Kapazitäten durch einen Fotostrom des Wandlerelementes 3 abzuleiten.

In F i g. 2 ist mit einer durchgezogenen Linie ein Ausgangssignal des Operationsverstärkers 1 dargestellt, welches im Zeitpunkt des Schließens des Hauptschalters 5 bis auf das Niveau einer Speisespannung Vcc (oder des Massepotentials) ansteigt und dann, beim Ableiten der Ladung an den elektrostatischer Kapazitäten durch den Fotostrom, zur fotometrischen Spannung VW hin abfällt, die der Helligkeit eines Aufnahmeobjektes entsprich«. Beim Ableiten der Ladungen stabilisiert sich die fotometrische Spannung Vev, sobald zwischen beiden Anschlüssen des Wandlerelementes 3 der vorspannungsfreie Zustand erreicht ist. Unter der Annahme, daß ein Aufnahmeobjekt so dunkel ist, daß der der Fotostrom nur 10-" oder ΙΟ-'² beträgt, wird folglich vom Zeitpunkt des Schließens des Hauptschalters bis zu dem Zeitpunkt, in dem ein Ausgangssignal des Operationsverstärkers 1 auf dem Niveau der normalen fotometrisehen Spannung Vbv stabilisiert ist, eine Zeit zwischen mehreren Sekunden und zehn Sekunden benötigt.

In dieser Hinsicht wurde eine fotometrische Schaltungsanordnung dahingehend verbessert, daß zur Diode 4 für die logarithmische Verdichtung eine zweite Diode 8 gegensinnig parallelgeschaltet ist. Wie in F i g. 2 mit einer punktierten Linie dargestellt, wird bei dieser fotometrischen Schaltungsanordnung eine fotometrische Spannung zwar etwas früher als bei einer Schaltungsanordnung ohne die Diode 8 stabilisiert, jedoch kann mit einer drastischen £eitverkürzung nicht gerechnet werden.

Außerdem wurien zum Ausgleich der durch die genannten. Kapazitäten bildenden Bauteile hervorgerufenen zeitlichen Ansprechverzögerung mehrere herkömmliche Gegenmaßnahmen vorgeschlagen, die aber eine empfindliche Schaltungsanordnung von hoher Impedanz, eine sdialtungstechnisch komplizierte integrierte Schaltung, ein Bauteil zum Anlegen einer Fotovorspannung o. dgl. erfordern, was unvermeidbar zu einem verwickelten Aufbau einer fotometrischen Schaltungsanordnung führt. Außerdem ist auch bei solchen Gegenmaßnahmen eine Zeitverzögerung von mehreren /elin Millisekunden unvermeidbar.

Wenn andererseits mittels einer Vorrichtung wie z. B. eines Motorantriebs rasche Serienaufnahmen gemacht werden, beträgt die Zeit zwischen Beginn und Ende einer Verschlußauslösung höchstens etwa 5 ms. Bei einer Schaltungsanordnung, deren Hauptschalter 5 in Abhängigkeit vcn einer Verschlußauslösung geschlossen wird, besieht die nachteilige Unmöglichkeit, bei verhältnismäßig dunkler Umgebung mit einer Kamera mit motorischem Antrieb richtig belichtete Aufnahmen zu machen.

Nun ist aber eine fotometrische Schaltunjsanordnung auf Stromquellen von verhältnismäßig kleiner Leistung, wie z. B. auf Silber- eier Quecksilber-Knopfbattcricn angewiesen. Folglich muß der Energieverbrauch so gering wie möglich gehalten werden. W^nn daher ein Hauptschalter vor einer Verschlußauslösung geschlossen wird, damit die fotometrische Schaltungsanordnung in betriebsbereiten Zustand gebracht werden kann, kann zwar die durch die weiter oben genannten, Kapa zitäien bildenden Bauteile hervorgerufene Ansprechverzögerung verkürzt werden, aber der Energieverbrauch ist nachteilig groß. Andererseits besteh) die Möglichkeit, bei Nichtbenutzung der Kamera den Hauptschalter geöffnet zu halten, um Energie zu sparen, und eine fotografische Aufnahme in zwei Arbeitsschritten durchzuführen; jedoch besteht dann die Möglichkeit, daß eine Schnappschußaufnahme von einem sich rasch bewegenden Objekt nicht gemacht werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine fotomeirische Schaltungsanordnung zu schaffen, die eine kurze Ansprechzeit aufweist und dabei einen geringen Energieverbrauch hat.

Eine die Aufgabe lösende fotometrische Schaltungsanordnung ist mit ihren Ausgestaltungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Bei der fotometrischen Schaltungsanordnung für eine Kamera gemäß der Erfindung wird vor der Einleitung einer Fotometrie einem Operationsverstärker als Bezugsspannung statt eines Ausgangssignals einer Bezugsspannungsschaltung, die in einem Ruhezustand ist, eine Teilspannung einer Batterie über ein Impedanzelement zugeführt, und der Operationsverstärker, mit dem ein vorspannungsfreies fotoelektrisches Wandlerele ment für die Fotometrie verbunden ist, ist mit programmierbarer Verstärkung zur Umschaltung eines Vorspannungsstromes ausgebildet, damit er gleichzeitig mit der Einleitung einer Fotometrie von einer Betriebsart mit äußerst niedrigem auf eine Betriebsart mit normalem Energieverbrauch umgeschaltet werden kann. Daraus ergeben sich eine große Stromeinsparung und ein rasches Ansprechen bei den fotometrischen Ausgangssignalen.

Weil der Operationsverstärker gemäß der Erfindung statt mit einem Ausgangssignal von einer im Ruhezustand befindlichen Bezugsspannungsschaltung ständig, auch vor einer Einleitung einer Fotometrie, mit einer Vorspannung ebenso wie mit einer Bezugsspannung aus einer Batterie gespeist wird, ist es möglich, ein mit der Lichtmenge übereinstimmendes fotometrisches Ausgangssignal augenblicklich synchron mit einem Fotometrieeinleitungssignal zu erfassen. Folglich sind mit einem Motorantrieb rasche Serienaufnahmen möglich, und es besteht keine Gefahr, eine Schnappschußaufnahme eines sich rasch bewegenden Objektes nicht machen zu können. Weil ferner vor der Einleitung der Fotometrie der Operationsverstärker in eine Betriebsart mit äußerst niedrigem Stromverbrauch und die Bezugsspannungsschaltung in einen Ruhezustand geschaltet sind, bestehen Vorteile darin, daß der Stromverbrauch der fotometrischen Schaltungsanordnung insgesamt äußerst niedrig ist, eine Batterie extrem klein sein kann, und kleine Batterien für Kameras in ausreichender Auswahl erhältlich sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 3 einen Schaltplan einer Ausführungsform einer Scheitungsanordnung gemäß der Erfindung,

Fig.4 einen Schaltplan einer konkreten Schaltungsanordnung nach der Ausführungsform gemäß Fig. 3 und

Fig. 5 eine grafische Darstellung einer Kennkurve

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für die während einer Fotometrie eintretende Veränderung der Ausgangsspannung der in F i g. 3 und 4 dargestellten fotometrischen Schaltungsanordnung.

Gemäß Fig.3 ist ein Widerstand 10 von hohem Widerstandswert an einem Ende mit einem Zwischenanschluß 6a (Teilspannungsanschluß) einer Batterie 6 mit der Spannung Vcc und am anderen Ende mit einem Ausgang einer Bezugsspannungsschaltung 2 verbunden, die im Betriebszustand eine Bezugsspannung Vki:i erzeugt. Der Ausgang der Bezugsspannungsschaltung 2 ist auch an einen nicht invertierenden » + «-Eingang eines Operationsverstärkers 1 angeschlossen. Zwischen den nicht invertierenden » + «-Eingang und den invertierenden »—«-Eingang ist ein fotoelektrisches Wandlerelement 3 für die Fotometrie so zwischengeschaltet, daß seine Anode am invertierenden » — «-Ε!η^σ3η^σ üe^CTt. Das Wandlerelemeni 3 erzeugt einen der von einem Aufnahmeobjekt empfangenen Lichtmenge entsprechenden Fotostrom. Zwischen den Ausgang und den invertierenden »—«-Eingang des Operationsverstärkers i ist eine Diode 4 zur logarithmischen Verdichtung so zwischengeschaltet, daß ihre Anode am invertierenden »—«-Eingang liegt. Die Diode 4 wandelt den Fotostrom in eine Spannung in Form eines logarithmischen Wertes um. Ein Signal zum Einleiten einer Fotometrie bzw. Beüchfungsrncssung, das synchron nsit einer Vc-rschlußauslösung von einem nachstehend L-Niveau genannten niedrigen Niveau auf ein nachstehend H-Niveaa genanntes hohes Niveau wechselt, wird einem Anschluß 11 zugeleitet, der über einen Widerstand 12 mit den Basisanschlüssen von N PN-Transistoren 13 und 14 verbunden ist. Die Transistoren 13 und 14 bilden eine Schaltung zum Umschalten zwischen Stromversorgungen für die Bezugsspannungsschaltung 2 und den Operationsverstärker 1. Der Kollektor des Transistors 13 ist mit einem Minus-Versorgungsanschluß der Bezugsspannungsschaltung 2 verbunden, der Kollektor des Transistors 14 über einen ersten Festwiderstand zum Einstellen eines normalen Vorstromes des Operationsverstärkers 1 mit dem Minus-Versorgungsanschluß dieses Verstärkers. Die Emitter der Transistoren 13 und 14 sind mit dem Minuspol der Batterie 6 verbunden, der an Masse angeschlossen ist. Der Pluspol der Batterie 6 ist mit einem Plus-Versorgungsanschluß der Bezugsspannungsschaltung 2 und dem Operationsverstärker 1 verbunden. Der swischen den Operationsverstärker 1 und den Transistor 14 zwischengeschaltete Festwiderstand 7 ist Teil einer Serienschaltung, zu der ein zweiter Festwiderstand 15 parallel geschaltet ist. Dieser hat einen sehr viel größeren Widerstandswert als der Widerstand 7 und führt dem Operationsverstärker 1 einen äußerst wenig Energie verbrauchenden Vorstrom zu.

Gemäß F i g. 4 enthält die Bezugsspannungsschaltung 2 PNP-Transistoren 41 und 42 von gleicher Charakteristik, die eine bekannte Stromspiegelschaltung bilden, einen Widerstand 43, der mit den Basisanschlüssen der Transistoren 41 und 42 und mit dem Kollektor des Transistors 41 verbunden ist, NPN-Transistoren 44 und 45 und einen veränderbaren Widerstand 46, der zum Voreinstellen einer Bezugsspannung zwischen die Emitter der Transistoren 44 und 45 zwischengeschaltet ist. Die beiden Transistoren 41 und 42 sind an ihren Emittern mit dem Pluspol der Batterie 6 und an ihren Basisanschlüssen sowohl miteinander ais auch mit dem Kollektor des Transistors 41 verbunden. Der Kollektor und der Emitter des Transistors 44 sind mit dem Kollektor des Transistors 42 bzw. mit dem Kollektor des Transistors 13 verbunden. Der Kollektor und die Basis des Transistors 45 sind an den Pluspol der Batterie 6 bzw. an den Kollektor des Transistors 42 angeschlossen. Der Schieber des veränderbaren Widerstandes 46 ist mit der Basis des Transistors 44 verbunden. Der Ausgangsanschluß der Bezugsspannungsschaltung 2 ist die Verbindungsstelle des Emitters vom Transistor 45 und des veränderbaren Widerstandes 46 und ist mit dem nicht invertierenden » + «-Eingang des Verstärkers 1 verbundeil. Der nicht invertierende » + «-Kingang ist an die Kathode des fotoelektrischen Wandlerelemenies 3 ungeschlossen und über den Widerstand 10 mit dem Zwischenanschluß 6a der Batterie 6 außerhalb des Verstärkers 1 verbunden. Der invertierende » — «-Eingang des Verstärkers 1 ist mit der Anode des Wandlerclementes 3 und dem Kollektor eines NPN-Transistors 40 für die logarithmische Verdichtun¹¹ verbunden.

Der Operationsverstärker 1 hai eine hohe Eingangsimpedanz, und sein invertierender »—«-Eingang ist an diis Gase eines nachfolgend MOS-FET genannten

Zv MOS-Feldeffekttransistors 47 angeschlossen. Sein nicht invertierender »+«-Eingang ist mit dem Gate eines MOS-FET 48 verbunden, das an die Basis des NPN-Transistors 40 angeschlossen ist. Die Drainanschlüsse der MOS-FETs 47 und 48 sind mit den Kollektoren von zugehörigen PNP-Transistoren 50 und 51 verbunden, die zu fünf PNP-Transistoren 49 bis 53 von gleicher Charakteristik gehören, die eine Stromspiegelschaltung bilden, und ihre Sourceanschlüsse sind an Masse angeschlossen. Jeder der Transistoren 49 bis 52 ist mit seinem Emitter an den Pluspol der Batterie 6 angeschlossen; ihre Basisanschlüsse sind zusammengeschlossen und gemeinsam mit dem Emitter des Transistors 53 verbunden. Dessen Basis ist an den Kollektor des Transistors 49 angeschlossen, der mit je einem Ende der beiden Festwiderstände 7 und 15 verbunden ist.

Die Verbindungsleitung vom Kollektor des Transistors 50 zum Drainanschluß des MOS-FET 47 ist an die Basis eines NPN-Transistors 54 angeschlossen, die Verbindungsleitung vom Kollektor des Transistors 51 zum Drainanschluß des MOS-FET 48 an die Basis eines NPN-Transistors 55. Die NPN-Transistoren 54 und 55 bilden einen Differentiaiverstärker. Der Kollektor des Transistors 52 ist mit den zusammengeschlossenen Basisanschlüssen von drei NPN-Transistoren 56,57 und 58 von gleicher Charakteristik, die eine Stromspiegelschaltung bilden, und mit dem Kollektor des Transistors 56 verbunden. Die Emitter der Transistoren 56, 57 und 58 sind an Masse angeschlossen, der Kollektor des Transistors 57 ist mit den Emittern der Transistoren 54 und 55 verbunden. Der Kollektor des Transistors 54 ist mit den zusammengeschlossenen Basisanschlüssen von zwei NPN-Transistoren 59 und 60 von gleicher Charakteristik, die eine Stromspiegelschaltung bilden, und mit dem Kollektor des Transistors 59 verbunden. In ähnlicher Weise ist der Kollektor des Transistors 55 mit den zusammengeschlossenen Basisanschlüssen von zwei PNP-Transistoren 61 und 62 von gleicher Charakteristik, die eine Stromspiegelschaltung bilden, und mit dem Kollektor des Transistors 61 verbunden. Jeder der Transisto-

bo ren 59 bis 62 ist mit seinem Emitter an den Pluspol der Batterie 6 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 60 ist mit den zusammengeschlossenen Basisanschlüssen von zwei NPN-Transistoren 63 und 64 von gleicher Charakteristik, die eine als Schaltung mit großer Ver-Stärkung betrachtete StromspiegelschaJtung bilden, und mit dem Kollektor des Transistors 63 verbunden. Der Kollektor des Transistors 62 ist an den Kollektor des Transistors 64 angeschlossen und mit dem Basisan-

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Schluß eines als Ausgangsglied dienenden NPN-Transisiors 65 verbunden. Die limitier der Transistoren 63 und 64 sind an Masse angeschlossen. Der N PN-Transistor 65 ist mit seinem Kollektor an den Pluspol der Batterie 6 angeschlossen und an seinem Emitter mit dem Kollek- i ior des Transistors 58 verbunden. Die Verbindungsleilung vom Emitter des Transistors 65 zum Kollektor des Transistors 58 ist an den Emitter des Transistors 40 angeschlossen und bildet einen Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 1 zum Abgreifen eines der HeI-ligkeit entsprechenden fotometrischen Ausgangssignals.

Die Arbeitsweise ist folgende:

Am Anschluß 11 liegt vor der Verschlußauslösung ein Signal mit dem Niveau bzw. Pegel »L« an; folglich sind beide Transistoren 13 und 14 gesperrt. Im gesperrten Zustand des Transistors 13 empfängt die Bezugsspannungsschaltung 2 keinen Strom und ist im Ruhezustand. Daher liegt keine Bezugsspannung Vrei- am Ausgang der Schaltung 2 ode- an der Verbindungsleitung vom Emiiiür de·. Transistors 45 zum veränderbaren Widerstand 46 an, der in diesem Zustand einen hohen Scheinwiderstand hat. Folglich liegt am nicht invertierenden » + «-Eingang des Operationsverstärkers 1 nicht eine Bezugsspannung Vm;r an, sondern eine vom Zwischenanschluß 6a der Batterie 6 über den Widerstand 10 zugeführte Spannung. Außerdem, wenn der Transistor 14 gesperrt ist, liegt am Operationsverstärker 1 eine Batteriespannung an, unter der Bedingung, daß von den beiden Festwiderständen 7 und 15 nur der Widerstand 15 von hohem Widerstandswert daran angeschlossen ist. Zu diesem Zeitpunkt werden die Festwiderstände 15 und 49 von einem sehr kleinen Vorstrom durchflossen, so daß die gleiche Strommenge durch die Kollektoren der Transistoren 50, 51 und 52 fließt. Die Transistoren 50 und 51 sind Lasten für die MOS-FETs 47 und 48, welche an den invertierenden »—«-Eingang bzw. den nicht invertierenden » + «-Eingang angeschlossen sind, und der Transistor 52 liefert einen Vorstrom an eine Transistorschaltung in der nachgeschalteten Stufe. Die Kollektorströme der Transistoren 50,51 und 52 sind so klein — und folglich sind auch die Ströme, die durch die Transistorschaltungen in der nachgeschaiteten Stufe fließen, klein —, daß sich der Stromverbrauch des Operationsverstärkers 1 auf weniger als einige μW begrenzen läßt. Dabei läßt sich der Operationsverstärker 1 sogar vor der Verschlußauslösung mit einem äußerst niedrigeren Verbrauch betreiben. Wenn daher ein der Helligkeit eines Ausnahmeobjekts entsprechender Fotostrom /_;, durch das fotoelektrische Wandlerelement 3 fließt, fließt er durch die Diode 4. d. h. vom Kollektor zum Emitter des Transistors 40, und durch den Kollek- !t>r /um Emitter des Transistors 58, um am. Ausgang des Operationsverstärkers 1 eine I_n entsprechende Spannung V₀ abzuleiten. Die Ausgangsspannung V₀ ist in der nachstehenden Gleichung entsprechend Fig.5 dargestellt, wobei als Batteriespannung Vcc und als die vom Zwischenanschiuß 6a abgegriffene Spannung Vcc/2 angenommen sind:

V₀ = Vcc/2- A₁ Ip- -^- In

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worin R_t der Widerstandswert des Widerstandes 10 ist, Is der Sperrsättigungsstrom der Diode 4 oder des Transistors 40, k die Boltzmann'sche Konstante, Fdie absolute Temperatur und q die Ladung eines Elektrons.

Zu diesem Zeitpunkt, in dem der Ausgang der Bezugsspannungsschaltung 2 und der nicht invertierende » + «-Eingang des Operationsverstärkers 1 einen hohen Scheinwiderstand haben, ist ein Slretislrom aus der Batterie 6 durch den Widerstand 10 hindurch zum Ausgang der Bczugsspannungsschaltung 2 oder zum nicht invertierenden » + «-Eingang so klein, daß er vernachlässigbar ist. Schließlich isi vor der Verschlußauslösung ein in der fotometrischen Schaltungsanordnung verbrauchter Gesamtstrom die Summe aus dem im Verstärker 1 selbst verbrauchten Strom und dem Fotostrom Ip des fotoelektrischen Wandlerelements 3. Der durch den Gesamtstrom verursachte Energieverbrauch ist äußerst niedrig und übersteigt nicht einige μW; folglichist die Schaltungsanordnung auch dann für die Zwecke ausreichend, wenn als Batterie 6 eine kleine Knopfbatterie verwendet wird.

Wenn unter dieser Voraussetzung der Verschluß aus gelöst wird und das am Anschluß 11 anliegende Signal für die Fotometrieeinleitung auf seinen »H«-Pegel wechselt, werden die Transistoren 13 und 14 zum Umschalten der Schalung gleichzeitig auf Durchlaß geschaltet. Im elektrisch leitenden Zustand des Transistors 13 wird die Bezugsspannungsschaltung 2 durch den empfangenen Strom eingeschaltet, und der Kollektorstrom der Transistoren 41 und 42 fließt durch den Vorspannungs-Widerstand 43. Wenn der Kollektorstrom des Transistors 42 durch die Basis-Emitter-Strecken der Transistoren 45 und 44 strömt und diese auf Durchlaß schaltet, wird am Ausgang der Bezugsspannungsschaltung 2 eine Bezugsspannung Vref von geringer Impedanz erzeugt. Unter der Annahme, daß eine Spannung zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 44 Vbe ist und der mit der Basis des Transistors 44 verbundene Schieber des veränderbaren Widerstandes 46 die Mittelstellung einnimmt, erhält man VW= 2 VW Ein Laststrom, der ein Ausgang der Bezugsspannung Vref ist, wird dem Verstärker 1 als der Kollektorstrom des Transistors 45 zur Stromverstärkung zugeleitet.

Im elektrisch leitenden Zustand des Transistors 14 werden die Transistoren 49 und 53, die bis zu diesem Zeitpunkt nur durch den Festwiderstand 15 von hohem Widerstandswert vorgespannt waren, durch die Parallelschaltung mit den Festwiderständen 15 und 7 vorgespannt und erhöhen den Kollektorstrom des Transistors 49. Auf ähnliche Weise fließt folglich ein erhöhter Strom durch die Kollektoren der Transistoren 50, 51 und 52. Von diesen wirken die Transistoren 50 und 51 als Transistorlasten der zugehörigen MOS-FETs 47 und 48, und daher werden die Kollektorströme der Transistoren 54 und 55 zur Differentialverslärkung erhöht. Da die Transistoren 52 und 56 hinlereinandergeschaltet sind, werden der Kollektorstrom des Transistors 57 zur Versor-

ir>H

mit Pinprn

und der Kollektorstrom des Transistors 58 zur Versorgung des Ausgangstransistors 65 mit einem Vorstrom erhöht. Folglich werden auch die Kollektorströme der Transistoren 59 bis 65 erhöht, und der Verstärker 1 nimmt die Verstärkung in einer normalen Betriebsart vor. Folglich, wenn der Verschluß ausgelöst wird und das Signal am Anschluß 11 von seinem »L«- auf seinen »H«-Pegel wechselt, wird ein am Ausgang des Operationsverstärkers 1 anliegender Signalpegel sofort von der oben angegebenen Ausgangsspannung V₀ auf eine Ausgangsspannung

e= VWminus

—-In-g-

entsprechend F i g. 5 umgeschaltet, die eine niedrige Im-

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pedanz hat und wertmäßig die Differenz zwischen der Bezugsspannung VW und dem logarithmisch verdichteten Wert des Fotostroms Ip ist. Somit läßt sich ein der Helligkeit eines Objektes entsprechender fotometrischer Wert sicher ohne Verzögerung ableiten. Bs ist insbesondere möglich, die Zeit zwischen dem Zeitpunkt der Ausgangsspannung VO und dem Zeitpunkt, in dem durch Anlegen des Fotometrieeinleitungssignals an den Anschluß 11 durch Auslösen des Verschlusses eine stabilisierte fotometrische Spannung Vgv erhalten wird, in ausreichendem Maße auf 1 ms oder weniger zu begrenzen.

Bei der fotometrischen Schaltungsanordnung gemäß den dargestellten Ausführungsformen wird als Batterie 6 eine Batterieanordnung 2 χ 1,5 V verwendet, und dem nicht invertierenden » + «-Eingang des Operationsverstärkers 1 wird eine Spannung von 1,5 V vom Zwischenanschluß 6a zugeführt. Es versteht sich, daß durch Verwenden von Batterieanordnungen 3 χ 1,5 V, 4 χ 1,5 V u. dgl. am Zwischenanschluß 6a jede beliebige Spannung abgegriffen werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

34 OO 930 Patentansprüche:

1. Fotometrische Schaltungsanordnung für Kameras, die an einem Ausgang eines Operationsverstärkers mit einem fotoelektrischen Wandlerelement eine fotometrische Ausgangsspannung in Obereinstimmung mit einem Fotostrom ableitet, der im Wandlerelement ausgehend von einer an einer Batterie zum Betrieb der Kamera abgegriffenen Bezugsspannung erzeugt wird, die einem Eingang des Operationsverstärkers zugeleitet wird, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

— ein Impedanzelement (10), das mit einem Spannungsteileranschluß (6a! der Batterie (G) verbunden ist,

— eine Bezugsspannungsschaltung (2), deren Ausgang über das Impedanzclement (10) mit dem Spannungstcilcranschliiß (6a,J verbunden ist und die in ihrem Betriebszustand an dem genannten Ausgang eine Bezugsspannung von niedriger Impedanz erzeugt,

— ein Operationsverstärker (1) mit einem Eingang, an dem eine am Ausgang der Bezugsspannungsschaltung (2) bestehende Spannung ständig anliegt, der durch einen Vorstrom mit geringem Energieverbrauch ständig in einem Betriebszustand gehalten ist und einen Fotostrom, der durch das fotoelektrische Wandlerelement (3) für die Fotometrie fließt, welches zwischen beide Eingänge des Operationsverstärkers (1) vorspannungsfrei zwischcngeschaltet ist, in eine Spannung in logarithmisch verdichteter Form umwandelt,

— und eine Umschalt-Schaltung (13, 14), welche die Bezugsspannungsschaltung (2) aus ihrem Ruhezustand in ihren Betriebszustand und den Operationsverstärker (1) aus einem Zustand, in dem ein Vorstrom mit geringem Energieverbrauch zugeführt wird, in einen normalen Betriebszustand mit Zuführung eines normalen Versorgungsstroms synchron mit einem Fotometrieeinleitungssignal umschaltet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Impedanzelement (10) ein Widerstand mit hohem Widerstandswert ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsspannungsschaltung (2)

— eine Transistorschaltung (41,42,44,45), welche durch den mit der Umschalt-Schaltung (13, 14) synchronisierten Umschaltvorgang in den Betriebszustand geht,

— und einen veränderbaren Widerstand (46) aufweist, der im Betriebszustand der Transistorschaltung (41,42,44,45) an ihrem Ausgang eine Bezugsspannung voreinstellt.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Operationsverstärker(l)

— einen ersten Festwidersiand (7) aufweist, der einen ausreichenden Vorstrom zuleitet, damit der Operationsverstärker (1) einen im voraus festgelegten Fotometrievorgang durchführen kann,

— und einen zweiten Festwiderstand (15) von hohem Widerstandswert, der dem Operationsverstärker (1) einen Vorstrom bei geringem l-'nergieverbrauch zuleitet,