DE2210945C3 - Belichtungsmefigerät - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Belichtungsmeßgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solches Gerät ist aus der US-PS 28 97 720 bekannt.

Mit einem solchen Gerät ist es möglich, die für die herrschenden Lichtverhältnisse erforderliche Belichtungszeit zu messen und anzuzeigen oder die erforderliche Belichtungszeit bzw. die erforderliche Blendeneinstellung direkt automatisch einzustellen. Das die Lichtverhältnisse erfassende Photoelement kann dabei in einem Strahlengang angeordnet werden, welcher vom Hauptstrahlengang der Kamera völlig getrennt ist.

Für die Auslegung eines derartigen Gerätes ist wesentlich, daß einerseits die für das Photoelement zur Verfügung stehenden Beleuchtungsstärken sehr klein sind (beispielsweise etwa 10²Lux) und daß andererseits Temperatureinflüsse keine unzulässigen Meßfehler ergeben dürfen.

Würde das Photoelement als eine Photodiode verwendet, so liegen die Nutzsignalströme bei den in Betracht kommenden Beleuchtungsstärken in der Größenordnung von pA. Andererseits liegt aber der Dunkelstrom beispielsweise bei einer Temperatur von 60⁰C und einer Sperrspannung von 1 V schon in der Größenordnung von nA. Aus diesem Grunde ist eine direkte Auswertung des Diodenstroms bei Sperrspannungsbetrieb ausgeschlossen. Auch mit Schaltungsan-Ordnungen zur Kompensation des Dunkelstroms ist bei derartig großen Stromverhältnissen das Problem nicht lösbar.

Wird ein Photoeiement verwendet, so ist zu beachten, daß schon bei sehr kleinen Spannungen in Flußrichtung

'5 (unabhängig davon, ob diese Spannungen durch die äußere Beschallung zustande kommen oder vom Element selbst erzeugt werden) nennenswerte Flußströme fließen. Dieser Flußstrom substrahiert sich von dem durch die Photonen ausgelösten Photostrom und verfälscht daher die Messung. Dabei kann beispielsweise bei einer Flußspannung in der Größenordnung von mV der Flußstrom in der Größenordnung von nA liegen. In Richtung kleinerer Spannungen können diese Werte linear extrapoliert werden. Daher dürfen die Spannungen am Photoelement für einen vorgegebenen zulässigen Meßfehler bestimmte Werte nicht überschreiten. Bei 60⁰C und einer Beleuchtungsstärke von 10²Lux liegen die maximal zulässigen Photospannungen bei 10 μν. Die Drift der heute verfügbaren Operationsverstäi ker liegt im interessierenden Temperaturbereich (-30...+60⁰C) bei 500 μν. Die auf den Eingang bezogene Drift von Feldeffekttransistoren ist noch größer. Das Signal von 10 μν ist also mit solchen Verstärkern nicht mehr nachweisbar.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit einem Photoelement arbeitendes Belichtungsmeßgerät anzugeben, bei dem Lichtmessungen auch schon bei kleinen Beleuchtungsstärken möglich sind.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild einer Ausführungsform des Belichtungsmeßgerätes und

F i g. 2 eine Variante eines Teiles des Gerätes nach Fig.l.

In der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 ist ein Zweig aus einem Photoelement 1 und einem Schalter 2 beidseitig an Erde geschaltet. Der Schalter 2 wird dabei kurz vor oder im Beginn der Messung geschlossen. Der Verbindungspunkt der Fotodiode 1 und des Schalters 2 liegt an der Steuerelektrode eines Feldeffekt-Transistors 4 sowie an einer eine Last darstellende Kapazität 3. Im Ausgangskreis des Feldeffekt-Transistors 4 liegt ein Kreis aus einem Transistor 5, einem Widerstand 6, einer Diode 7 und einem Widerstand 8, welcher die Last

bo für den Feldeffekt-Transistor darstellt. Dieser aus den genannten Elementen gebildete Lastkreis für den Feldeffekt-Transistor 4 bildet eine Stromquelle, durch die sichergestellt wird, daß trotz des geringen Spannungsabfalls ein ausreichend großer Arbeitswider-

hi stand für den Feldeffekt-Transistor realisiert ist.

Der Feldeffekt-Transistor 4 arbeitet auf einen Emitterfolger 9 mit einem Widerstand 10 in seinem Emitterzweig. Diesem Emitterfolger ist ein generell mit

40 bezeichneter Verstärker mit Hochpaß-Charakteristik nachgeschaltet

DieserVerstärker 40 enthält als verstärkende Stufe einen Operationsverstärker 11 mit einem invertierenden Eingang 12, einem nichtinvertierendea Eingang 13, Spannungsversorgungseingängen 14 und 15 sowie einem Ausgang 16. Dieser Operationsverstärker 11 ist mit seinem invertierendem Eingang 12 über eine Kapazität 18 an den Emitterfolger 9 angekoppelt Vom Ausgang 16 dieses Operationsverstärkers 11 ist ein Gegenkopplungswiderstand 17 auf den invertierenden Eingang 12 geführt dem ein Schalter 19 parallel Hegt Weiterhin liegt zwischen dem Ausgang 16 und dem über einen Widerstand 21 an Masse liegenden nichtinvertierenden Eingang 13 des Operationsverstärkers 11 eine Diode 20. Ein Widerstand 23 stellt die Last für den Operationsverstärker dar.

Der Verstärker 40 arbeitet auf eine Transistorstufe 24 mit einem Widerstand 25 im Kollektorkreis und einem Widerstand 26 im Emitterkreis. Der Ausgang dieser Transistorstufe 24 bildet einen Ausgang 27 der Gesamtschaltung, an den auch der Fußpunkt der die Last bildenden Kapazität 3 angekoppelt ist.

Die Stromversorgung der Schaltungsanordnung erfolgt aus einer Batterie 31 über einen Schalter 30, wobei Widerstände 28 und 29, welche mit ihrem Verbindungspunkt an Masse liegen, für eine Symmetrierung der Betriebsspannung sorgen.

Die Wirkungsweise des Gerätes ist die folgende: Wird der Auslöser gedrückt, so schließt der Schalter 30. Zu diesem Zeitpunkt ist der Schalter 19 und der Schalter 2 noch geschlossen. Einige Millisekunden spater, nachdem die Kondensatoren 3 und 18 auf ihren stationären Wert aufgeladen sind, öffnen die Schalter 2 und 19. Dann lädt der vom Photoelement 1 gelieferte Strom die Kapazität 3 auf. Gleichzeitig wird die am Verbindungspunkt des Photoelementes 1 und des Schalters 2 stehende Spannung durch den Feldeffekt-Transistor 4 verstärkt und über den Emitterfolger 9 auf die Kapazität 18 am invertierenden Eingang 12 des Operationsverstärkers 11 gegeben. Diese Kapazität 18 bildet zusammen mit dem Gegenkopplungswiderstand 17 des Operationsverstärkers 11 einen Hochpaß, dessen Grenzfrequenz umgekehrt proportional zur längsten vorgesehenen Belichtungszeit ist. Der eine Impedanz-Anpassungsstufe darstellende Emitterfolger 9 sorgt dafür, daß die Kapazität 18 nach Einschalten der Betriebsspannung über den Schalter 30 in sehr kurzer Zeit aufgeladen wird.
Am Fußpunkt der Kapazität 3 liegt die am

Widerstand 25 stehende Ausgangsspannung der Transistorstufe 2. Aus diesem Grunde ergibt sich für diese Kapazität ein scheinbarer Kapazitätswert, der um den Verstärkungsfaktor des Verstärkers größer ist
Wenn das Signal am Ausgang 16 des Operationsver-

stärkers 11 den Schwellwert der Diode 20 überschreitet, — das ist der Fall, wenn ein vorgegebener Photostrom in den Verstärker hineingeflossen ist — so wird diese Diode leitend; in diesem Falle tritt dann eine Mitkopplung auf den nichtinvertierenden Eingang 13

des Operationsverstärkers 11 auf, so daß seine Ausgangsspannung auf den maximalen positiven Wert springt

Bei einer anderen Ausführungsform des Belichtungsmessers wird beim öffnen des Schalters 2 ein nicht dargestellter, am Ausgang 16 liegender Generator, der periodische Schwingungen liefert, mit einem ebenfalls nicht dargestellten Impulszähler verbunden. Beim Überschreiten des obengenannten Schwellwertes wird die Verbindung wieder gelöst. Die Anzahl der gezählten Impulse ist ein Maß für die Beleuchtungsstärke.

Der Transistor 24 stellt die richtige Phasenlage für die Gegenkopplungsspannung her. 1st beispielsweise an den Ausgang 27 ein Hubmagnet zur Betätigung der Blende einer Kamera angekoppelt, so wird dieser Hubmagnet betätigt, wenn der Operationsverstärker 11 bei Erreichen des Schwellwertes der Diode 20 kippt.

Anstelle der Lastkapazität kann auch ein Widerstand vorgesehen werden. In diesem Falle wird dann die integrierende Wirkung der Kapazität durch den

Operationsverstärker übernommen. Zu diesem Zweck kann z. B. parallel zum Widerstand 17 ein Kondensator geschaltet werden.

Es ist weiterhin nicht unbedingt erforderlich, daß Photoelement 1 im Kurzschluß zu betreiben. Gemäß

«ο F i g. 2 kann vielmehr auch in Reihe zum Photoelement 1 ein Widerstand 223 vorgesehen werden, wobei dann ein Schalter 222 zwischen einem auf den Feldeffekt-Transistor 4 führenden Abgriff 224 und dem Photoelement 1 liegt.

Der Verstärker und der Schwellwertdetektor können auch getrennte Funktionseinheiten sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Belichtungsmeßgerät mit einem dem zu messenden Licht ausgesetzten Photoelement und einem nachgeschalteten Verstärker, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (40) einer Last (3) parallelgeschaltet ist und Hochpaßcharakteristik besitzt und daß ein Schalter (2; 222) vorgesehen ist, mittels dessen der vom Photoelement (1) erzeugte Photostrom der Last (3) zuführbar ist

2. Belichtungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (2) parallel zum Photoelement (1) gelegt ist

3. Belichtungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (222) mit dem Photoelement (1) und der Last (3) in Serie geschähet ist.

4. Belichtungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Last (3) durch eine Kapazität gebildet ist.

5. Belichtungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Last (3) durch einen Widerstand gebildet ist.

6. Belichtungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (40) durch einen Operationsverstärker

(11) gebildet wird, dessen invertierender Eingang

(12) vom Photoelement (1) über eine weitere Kapazität (18) angesteuert wird, daß der Operationsverstärker eine von seinem Ausgang (16) auf seinen invertierenden Eingang (12) führende Gegenkopplung (17) aufweist, und daß zwischen den Ausgang (16) und den nicht invertierenden Eingang

(13) des Operationsverstärkers ein Schwellwert-Glied (20) geschal tet ist.

7. Belichtungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (40) an das Photoeiement (1) über eine einen Feldeffekt-Transistor (4) enthaltende Verstärkerstufe und eine Impedanz-Anpassungsstufe (9, 10) angekoppelt ist.

8. Belichtungsmeßgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Lastkreis der einen Feldeffekt-Transistor (4) enthaltenden Verstärkerstufe eine Stromquelle (5,6,7,8) liegt.