Verfahren zum Messen von Beleuchtungsstärken mit Hilfe eines Belichtungsmessers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen von Beleuchtungsstärken mit Hilfe eines Belichtungsmessers mit einem hinter mindestens einer Blende liegenden Messelement bei veränderlichem Bildwinkel sowie einen Belichtungsmesser zum Aus üben des Verfahrens.
Der Bildwinkel liegt bei den üblichen Belichtungsmessern fest. Er kann daher weder dem - vielleicht veränderlichen - Bildwinkel einer mit dem Belichtungsmesser verwendeten Kamera angepasst werden, noch Belichtungswerte von Teilen eines Bildwinkels herausgreifen und messen.
Es ist zwar bekannt, den Bildwinkel des Belichtungsmessers auch zu verändern, z. B. indem man seinen Ausblick auf verschiedene Weise begrenzt.
Dabei zeigt sich aber der Nachteil, dass sich die Anzeige ändert, wenn auch das erfasste Bild, z. B. eine gleichmässig beleuchtete Wand, überall die gleiche Helligkeit aufweist. Die Messungen bei verschiedenen Bildwinkeln können daher nicht ohne weiteres verglichen oder zum Einstellen von Blende oder Belichtungszeit einer Kamera verwendet werden.
Diese Nachteile werden nach der Erfindung dadurch vermieden, dass gleichzeitig mit dem erfassten und auf das Messelement einwirkenden Bildwinkel eine Blende so verstellt wird, dass der zum Messelement gelangende Lichtstrom gleich gross bleibt.
Ein derart ausgebildeter Belichtungsmesser kann als selbständiges Gerät verwendet werden und auf elektrischer oder optischer Basis nach einem beliebigen der bekannten Systeme arbeiten. Er kann auch in eine Kamera mit oder ohne selbsttätiger oder halbselbsttätiger Blendeneinstellung eingebaut und in besonders zweckmässiger Weiterbildung der Erfindung mit deren Einstellmitteln sa gekuppelt werden, dass sich eine weitgehende selbsttätige Arbeitsweise ergibt.
In besonders zweckmässiger Weise ist ein Belichtungsmesser zum Ausüben des erfindungsgemässen Verfahrens mit einer Optik fester Brennweite so ausgebildet, dass eine hinter der Optik und eine unmittelbar vor dem Messelement des Belichtungsmessers liegende Blende jeweils zwei in ihrer gegenseitigen Stellung die Öffnung der Blende bestimmende Gruppe von Stellgliedern haben, und dass jeweils die Stellglieder einer dieser Gruppen gehäusefest gelagert sind, während die Stellglieder der jeweils andern Gruppe in Kurvenbahnen (Schlitze) eines beiden Blenden gemeinsamen, zylindrischen Stellstückes geführt sind.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung wiedergegeben. Es zeigen:
Fig. 1 einen vereinfachten Längsschnitt durch einen Belichtungsmesser,
Fig. 2 denselben Schnitt bei einer andern Blendeneinstellung,
Fig. 3 denselben Schnitt bei einer dritten Blendenstellung,
Fig. 4 ein konstruktives Ausführungsbeispiel zu den Fig. 1 bis 3,
Fig. 5 eine Abwandlung zu Fig. 1 in gleicher Darstellung,
Fig. 6 eine zweite Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt,
Fig. 7 eine dritte Ausführungsform in einer im Schnitt und vereinfacht dargestellten Kamera.
Bei der vereinfachten Darstellung nach den Fig. 1-3 ist das Gehäuse des Belichtungsmessers mit 1 bezeichnet. Es trägt an seinem Einblick eine Linse 2 und auf seiner Rückseite eine Photozelle 3, die in an sich bekannter Weise mit einem nicht dargestellten elektrischen Anzeigeinstrument verbunden ist. Unmittelbar vor dieser Zelle liegt eine verstell bare Blende 4; hinter der Linse 2 liegt eine ebenfalls verstellbare Blende 5.
In der Lage nach Fig. 1 ist der Belichtungsmesser auf einen Bildwinkel al eingestellt, der sich aus der Öffnung der Blende 4 ergibt. Die zu der Photozelle 3 gelangende Lichtmenge ist einmal durch die Öffnung der Blende 4 von der Grösse F1, zum andern durch die Öffnung der Blende 5 von der Grösse F1, bestimmt. Schliesslich hängt sie noch vom Abstand zwischen den beiden Blenden ab, der die Grösse I hat.
Nach Fig. 2 ist der erfasste Bildwinkel auf den Wert a2 verkleinert, indem die Blende 4 mehr geschlossen wurde. Sie gibt noch eine Fläche F2 frei.
Die Blende 5 ist im Gegensatz dazu geöffnet worden, so dass sie die Fläche F2, freigibt.
Nach Fig. 3 ist durch Öffnen der Blende 4 die Fläche F3 freigegeben, so dass der Bildwinkel a3 erfasst wird. Die Blende 5 ist verhältnismässig weit geschlossen und gibt nur noch die Fläche F3, frei.
Die Blenden 4 und 5 werden nun nach der Erfindung jeweils so verstellt, dass die Quotienten aus den für die zur Photozelle gelangende Lichtmenge massgeblichen Grössen
F1 # F1' F2 # F2' F3 # F3' , und l2 l2 l2 stets gleich sind, das heisst, da der Abstand der Blenden I immer derselbe bleibt, dass
F1 F1, = F3, ist. In Fig. 2 ist die Blende 4 nur halb so weit ge öffnet wie in Fig. 1, so dass der erfasste Bildwinkel u2 halb so gross ist wie al. 1)2 ist daher = Fli4, und es muss F2, 4 F1,, das heisst die Blende 5 doppelt so weit geöffnet sein als bei Fig. 1.
Entsprechend muss, wenn nach Fig. 3 die Blende 4 doppelt so weit geöffnet ist wie nach Fig. 1, die Blende 5 nur halb so weit wie in Fig. 1 geöffnet sein. Der erfasste Bildwinkel ist a3 = 2 al.
Diese Bedienung wird mit Hilfe einer Anordnung erreicht, die in Fig. 4 gezeigt ist.
An einer Gehäusewand 6 ist ein Flanschring 7 angeschraubt, in dem eine Photozelle 8 mit Hilfe eines Sprengringes 9 befestigt ist. Auf dem Flanschring ist ein Zylinder 10 aufgepresst, auf diesen ein Ring 11 drehbar aufgesetzt und axial einerseits durch eine innenliegende Schulter 12, anderseits durch in eine Nut 13 des Zylinders eingreifende Halteplättchen 14 festgelegt. In eine Aussparung 15 auf der Vorderseite des Ringes 11 ist eine Linse 16 eingesetzt und mit Hilfe eines Sprengringes 17 festgehalten. In den Zylinder ist eine Stellhülse 18 drehbar gelagert.
Zwischen der Schulter 12 des Ringes 11 und einem Ende der Stellhülse 18 sind Lamellen 19, 20 einer Blende 21 untergebracht. Die Lamellen greifen einerseits mit Zapfen 22 in Bohrungen 23 des Ringes
11, anderseits mit Zapfen 24 in Schlitze 25 auf einer Stirnseite 26 der Stellhülse 18.
Zwischen der entgegengesetzten Stirnseite 27 der Stellhülse und dem Flanschring 7 sind Lamellen 28, 29 einer Blende 30 angebracht. Mit den Lamellen verbundene Zapfen 31 greifen gleitend in Schlitze 32 der Stirnseite 27; andere Zapfen 33 stecken drehbar in Bohrungen 34 des Flanschringes 7.
In die Stellhülse 18 ist ein Stift 35 geschraubt, der durch einen Schlitz 36 des Zylinders 10 nach aussen ragt und in eine Aussparung eines Stellringes 37 greift, so dass der Stellring und die Hülse 18 undrehbar verbunden sind. Der Stellring ist gegen axiales Verschieben einerseits durch die Plättchen 14, anderseits durch einen Sprengring 38 gehalten.
Die Blenden 21 und 30 entsprechen den Blenden 5 und 4 der Fig. 1 bis 3. Wird der Belichtungsmesser selbständig verwendet, so stellt man den von ihm erfassten Bildwinkel durch Drehen des Stellringes 37 ein. Er verdreht die Hülse 18, und deren Schlitze 25 und 32 öffnen oder schliessen die beiden Blenden 21 und 30 jeweils in einander entgegengesetztem Sinn. Die Schlitze sind so ausgebildet, dass die von den Blenden freigegebenen Flächen die vorstehend angeführte Bedingung erfüllen.
Wird der Belichtungsmesser zusammen mit einer Kamera verwendet, so kann eine seiner Blenden dazu benützt werden, um einen für die Belichtung des aufzunehmenden Bildes massgeblichen Wert durch Änderung der auf die Photozelle 8 fallenden Lichtmenge dem Stromkreis des Belichtungsmessers aufzuprägen. Diesem Zweck dient das Verdrehen des Ringes 11. Er kann z. B. von Hand entsprechend der Empfindlichkeit des benutzten Films oder der eingestellten Belichtungszeit, etwa auch der Bildwechselzahl einer mit dem Belichtungsmesser zusammenarbeitenden Filmkamera, verdreht werden. Dadurch erhält die Blende 21 eine bestimmte Voreinstellung; dieser überlagert sich die durch die Stellhülse 18 vermittelte Einstellung im Hinblick auf das Herausgreifen eines bestimmten Bildwinkels.
Ist der dargestellte Belichtungsmesser fest mit einer Kamera verbunden, so kann der Ring 11 auch selbsttätig verstellt werden. Er hat zu diesem Zweck einen Flansch 39 mit einer Verzahnung 40, die beispielsweise in eine Verzahnung greifen kann, die mit dem Einstellring der Blende des Aufnahmeobjektivs verbunden ist. Auf diese Weise wirkt sich das Einstellen der Objektivblende auf die Anzeige des Belichtungsmessers aus; die Kamera hat eine halb selbstätige Belichtungsregelung.
Ist die Kamera so ausgebildet, dass der von der Photozelle 8 erzeugte Strom selbsttätig die Aufnahmeblende verstellt, so kann der Ring 11, wie vorstehend erwähnt, dazu dienen, die Filmempfindlichkeit oder Belichtungszeit in den Stromkreis des Belichtungsmessers einzuführen.
Hat die Filmkamera ein Objektiv mit veränderlicher Brennweite, so kann der Stellring 37 mit dessen Einstellglied gekuppelt werden. Er hat zu diesem Zweck einen Flansch 41 mit einer Verzahnung 42. Die Übersetzung des verbindenden Ge triebes ist so gewählt, dass sich die Bildwinkeländerung des Belichtungsmessers durch Verstellen seiner Blenden 21, 30 der sich aus der Brennweitenverstellung ergebenden Bildwinkeländerung des Aufnahmeobjektivs anpasst.
Bei der Abwandlung nach Fig. 5 ist an den Belichtungsmesser nach Fig. 1 eine Linse 42 grösserer Brennweite angesetzt, der eine eigene Blende 44 an Stelle der Blende 5 zugeordnet ist. Die beiden Blenden sind nun um die Strecke 15 voneinander entfernt. Die Blende 4 ist dieselbe wie in Fig. 1.
Die Blenden 4 und 44 müssen wiederum so verstellt werden, dass die von der Blende 4 freigegebene Fläche F5, die von der Blende 44 freigegebene Fläche F5, und die Entfernung der beiden Blenden folgende Gleichung erfüllen: F5.F5, = F1.F1, 152 12
Im gezeichneten Beispiel ist die Blende 4 gleich weit geöffnet wie in der Stellung nach Fig. 1.
Da die Linse 42 die doppelte Brennweite gegenüber der Linse 2 hat, ist sie doppelt so weit als diese von der Photozelle 3 entfernt, und der erfasste Bildwinkel ist halb so gross wie al, das heisst = cl2. Da also F5 = F1 ist und 15 = 2. 1, folgt aus der genannten Bezeichnung F1.F51 = F1.F11 4.12 12 oder F5, = 4. F1,.
Die Blende 44 muss dementsprechend bemessen sein. Sollen beide Blenden verstellt werden, so sind die Verstellmechanismen der beiden Blenden durch ein Getriebe zu verbinden, das von dieser Forderung ausgeht und etwa in der Art des in Fig. 4 wieder gegebenen Verstellgetriebes ausgebildet ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist der Belichtungsmesser mit seinem Gehäuse 45 in die Vorderwand 46 einer Kamera eingebaut. In dieser sitzt auch das Aufnahmeobjektiv 47 der Kamera, dessen Brennweite mit Hilfe eines Hebels 48 verstellbar ist. Bei dieser Verstellung dreht sich ein Zahnring 49 des Objektivs mit.
In dem Gehäuse 45 des Belichtungsmessers ist wiederum die Photozelle 3 untergebracht; vor ihr liegen Blenden 50, 51, welche den zur Photozelle kommenden Lichtstrom begrenzen. Am vordern Ende des Gehäuses 45 ist ein Hilfsobjektiv 52 eingesetzt, dessen Brennweite ebenfalls verstellbar ist.
Der diese Verstellung bewirkende Einstellring 53 ist mit einem Zahnring 54 versehen, der in den Zahnring 49 des Aufnahmeobjektivs greift.
Wird die Brennweite des Aufnahmeobjektivs verstellt, so verstellt sich über die Zahnringe 49, 54 selbstätig die Brennweite des Hilfsobjektivs 52 im gleichen Ausmass. Dadurch wird der Bildwinkel des Belichtungsmessers stets dem des Aufnahmeobjektivs angepasst. Es ist nicht nötig, die Blenden 50 und 51 zu verstellen, da beim Verstellen der Brennweite des Hilfsobjektivs die auf die Photozelle fallende Lichtmenge unabhängig vom gewählten Bildwinkel gleichbleibt, solange die ganze Aufnahme-Bildfläche gleichmässig beleuchtet ist. Das Hilfsobjektiv 52 kann verhältnismässig einfach gebaut sein, da es lediglich auf die durchfallende Lichtmenge, nicht aber auf die genaue Korrektur des Objektivs ankommt.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 ist in die Vorderwand 55 des Gehäuses 56 einer Filmkamera ein Objektiv 57 eingesetzt, dessen Brenn- weite mit Hilfe eines Hebels 58 verstellt werden kann. In Richtung der optischen Achse hinter dem Objektiv liegt das Bildfenster 59 der Kamera, hinter dem sich der zu belichtende Film befindet. Zwischen dem Bildfenster und dem Objektiv ist eine Umlaufblende 61 angebracht, deren das Bildfenster 59 verdeckender Flügel etwa den halben Umfang der Blende einnimmt und kegelförmig ausgebildet ist.
Die Blende ist in Lagern 62, 63 des Kameragehäuses drehbar gelagert. Die zum Objektiv 57 gerichtete Seite des Blendenflügels ist verspiegelt. In der Richtung, in welcher sie das aus dem Objektiv kommende Licht weiterleitet, ist ein Photowiderstand 64 angebracht, dessen beleuchtete Oberfläche von einer festen Blende 65 eingegrenzt wird.
Wenn die Blende 61 umläuft, gibt sie während einer halben Umdrehung das Bildfenster frei, so dass der Film 60 belichtet wird. Während der folgenden halben Umdrehung deckt sie das Bildfenster ab, der Film wird um ein Bild weiterbewegt, und das durch das Objektiv kommende Licht fällt auf den Photowiderstand 65. Wie bei dem Ausführungs beispiel nach Fig. 6 ändert das Verstellen der Brennweite und dadurch des erfassten Bildwinkels am Objektiv 57 die Grösse des zum Photowiderstand 64 kommenden Lichtstromes nicht, solange die gesamte Bildfläche gleichmässig beleuchtet ist. Wie in den vorhergehenden Fällen, bleibt daher der vom Photowiderstand bestimmte Strom unabhängig vom gewählten Bildwinkel nur abhängig von der Beleuchtungsstärke des Bildes.
Er kann in bekannter Weise zum Betätigen eines Messinstrumentes oder auch einer halb oder ganz selbsttätigen Belichtungsregelung für die Aufnahmekamera dienen.