DE2210945A1 - Schaltungsanordnung fuer belichtungsmessgeraete - Google Patents

Description

SIEKSÜS AKTISITGKELLSOHAFt München 2, den "7.MBZ 1972

Berlin und München V/ittelsbacherplatz 2

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Schaltungsanordnung für Belichtungs-Meßgeräte

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Belichtungsmeßgeräte, beispielsweise als Belichtungsmesser oder Belichtungsautomatik für Kameras mit einem die Lichtverhältnisse erfassendem Fotodetektor.

Mit einer derartigen Schaltung ist es möglich_s die für die herrschenden Lichtverhältnisse erforderliche Belichtungszeit zu messen und anzuzeigen oder die erforderliche Belichtungszeit bzw. die erforderliche Blendenstellung direkt automatisch einzustellen. Der die Lichtverhältnisse erfassende Fotodetektor kann dabei in einem Strahlengang angeordnet worden, welcher vom Hauptstrahlengang der Kamera völlig getrennt ist.

Für die Auslegung; einer derartigen Schaltung ist wesentlich» daß einerseits die für den Fotodetektor zur Verfügung stehenden Beleuchtungsstärken sehr klein sin3 (beispielsweise etwa 10~" L.. und daß andererseits Temperatureinflüsse keine unzulässigen Meßfehler ergeben dürfen. Weiterhin muß die Schaltungsanordnung in einem großen Bereich von Belichtungsseiten, beispielsweise von 1 ms bis zu 30 s arbeiten.

Würde der Fotodetektor als Fotodiode betriebenj so liegen die Nutzsignalströme bei den in Betracht kommenden Belsuehtungsstärken in der Größenordnung von pA, Andererseits liegt aberder Dunkelstrom beispielsweise bei einer Temperatur von 6C^W ΰ und einer Sperrspannung von 1 V schon in der G-röJeiiordnung von nA. Aus diesem Grunde ist eir-e direkte Ausv/er^urii: -Ιΐε Dicden^vv.

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bei rDerrrpannun.^FbPtricb aujrenchlossen. Auch mit Schaltung-:- anordnungen zur Kompensation des Dunkelstroms ist bei derartig großen "-tromverhältnissen das Problem nicht lösbar.

Wird der Fotodetektor als Fotoelement betrieben, so ist zu beachten, daß schon bei sehr kleinen Vorspannungen in Flugrichtung nennenswerte Flußströrae fließen. Dieser Flußstrom subtrahiert sich von dem durch die Photonen ausgelösten Photostrom und verfälscht daher die Messung. Dabei kann beispielsweise bei einer Flußspennung in der Größenordnung von mV der Flußstrom in der Größenordnung von nA liegen. In ■'iic^tung kleinerer So?innungcn können diese Vierte linear extrapoliert v/erden. Daher dürfen die Spannungen an Fotoelement für einen vorgegebenen zulässigen Meßfehler bestimmte V/erte nicht überschreiten. Bei 60 C und einer Beleuchtungsstärke von 10" Lux liegen die maximal zulässigen Fotospannungen bei 10/uV. Die Drift der heute verfügbaren Operationsverstärker liegt im interessierenden Temperaturbereich (-30..._T50 0) bei 500/uV. Die auf den Eingang bezogene Drift von Feldeffekttransistoren ist noch größer. Das Signal von 10/uV ist alsc mit solchen Verstärkern nicht mehr nachweisbar.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für Belichtungs-Meßgeräte anzugeben, bei der Lichtuiessungen auch schon bei kleinen Beleuchtungsstärken möglich sind.

Diese Aufgabe v/ird bei einer ^cchaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfird^ngigenäß dadurch gelöst, daß der Fotodetektor als Fotoelement arbeitet, das etwa in Zeitpunkt des Beginns der riessunr eingeschaltet v/ird und daß der Fotodetektor auf eine Last und einen Verstärker mit Hochoaß-Charckteristik arbeitet.

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Weitere '-'er ^m;? le und ~\'..ι-:ζβ~:;*ζ.^Λ er. ::er .^-rr.inaung ergeoe:: sich aus der nachfolge?;"en Beech.rei-V.ing von Ausführungs- "beispielen anhend der Figuren.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Schaltbild einer Aasführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung für Belichtungs-Maß geräte und

Fig. 2 eine Variante eines TeIIs der .f chaitungGencrdnurig nach ]ig. 1 .

In der Schaltungsanordnung nach ?ig. 1 ist ein Zv;eig au.a einem Fotoelement 1 und einem Schalter 2 beidseitig an Erde geschaltet. Der Schalter 2 wird dabei kurz vor oder im Beginn der Messung geschlossen. Der Terhindungspunlct der Fotodiode 1 und des Schelters 2 liegt εη der Steuerelektrode eines Feldeffokt-Transistors 4 sowie an einer "~ ' eine Last darstellende Kapazität 3. Im Ausgangsirreis des Feldeffekt-Transistors 4 liegt ein Kreis ε\ιζ einen Transistor 5» einem Widerstand 6, einer üicde 7 und einem Widerstand 8, v/elcher die Last für den Feldeffekt-Transistor darstellt. Dieser sus den genannten elementen gebildete Lestkreis für den Feldeffekt-Transistor 4 bildet eine Stromquelle, durch die sichergestellt wird, daS trotz des geringen Spannungsabfalls ein ausreichend großer Arbeitsv/iderstand für den Feldeffekt-Transistor realisiert ist.

Oer Feldeffekt-Transistor t arbeitet auf einen Emitterfolger mit einem Widerstand ¹O in seinem Eaitterzweig. Diesem Emitterfolger ist ein generell mit -£0 bezeichneter Verstärker mit Hochoaß-Charakteristik nachireschaltet.

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Dieser Verstärker 40 enthält als verstärkende Stufe einen Operationsverstärker 11 mit einem invertierenden Eingang 12, einem nichtinvertierenden Eingang-1?, Spannungsversorgungseingängen 1£ und 15 sowie einem Ausgang 16. Dieser Operations- I verstärker 11 ist mit seinem invertierendem Eingang 12 über eine Kapazität 18 an den Emitterfolger 9 angekoppelt. Vom Ausgang 16 dieses Operationsverstärkers 11 ist ein Gegenkopplungswiderstend 17 auf den invertierenden Eingang 12 geführt, den · ein Schalter 19 parallel liegt. Weiterhin liegt zv/ischen der. Ausganp ^M6 und dem über einen Widerstand 21 en Vesse lie-re" den nichtinvertierenden 7,ingr.ng ¹T- des Operationsverstärker ^ΛΛ eine Diode 20. Ein Widerstand 2? stellt die Last für den Ooerationsverstärker dar.

Der \^Terstärker 40 arbeitet auf eine Transistorstufe 24 mit einem Widerstand 25 im Kollektor-kreis und einem Widerstand im Fnitterkreis. "0er 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, vobei Widerstände 23 und 29, welche mit ihrem Verbindungsounkt an Kasse liegen, für eine Symmetrierung der Betriebsspannung sorgen.

Die V'irkungsv.-eise der erfindungsgemäSen Schaltungsanordnung ist die folgende: Das Fotoelement 1 v.^rird dauernd, οίεο auch vor dem Drücken des Auslösers beleuchtet. V.'ird der Auslöser gedrückt, so schließt der Schalter 30. Zu diesem Zeitpunkt ist auch der Schalter '9 geschlossen. Einige Millisekunden später, nachdem die Kondensatoren 3 und 13 auf ihren stationären Wert aufgeladen sind, öffnen die Schalter 2 und 19. Da auch der Schalter 2 kurz vor oder im Beginn der Messung geschlossen ist, lädt der von Fotoelement ¹ gelieferte Strom die Kapazität 3 auf. Gleichzeitig v/ird die am Verbindungspunkt des Fotoele-

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mentes 1 und des Schalters 2 stehende Spannung durch den Feldeffekt-Transistor 4 verstärkt und über den Emitterfolger 9 suf die Kapazität 13 am invertierenden "Hingang i? des Operationsverstärkers 11 gegeben. Biese Kapazität 18 bildet zusammen mit dem Gegenkopplungswiderstand 17 des Operationsverstärkers 11 einen Hochpaß, dessen Grenzfrequens umgekehrt proportional zur -längsten vorgesehenen Belichtungszeit ist. Der eine Impedanz-Anpassungsstufe darstellende Emitterfolger 9 sorgt dafür, daß die Kaoezltät 13 nach Einschalten der Betriebsspannung über den Schalter 30 In sehr kurzer ?eit aufgeladen wird.

Am Fußpunkt der Kapazität 3 liegt die am Lastvlderstand 23 stehende Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 11. Aus diesem Grunde ergibt sich für diese Kapazität ein scheinbarer Kapazitätswert, der um den Verstärkungsfaktor des Verstärkers größer ist.

V/enn das Signal am Ausgang 16 des Operationsverstärkers 11 den Schwellwert der Diode 20 überschreitet, - das Ist der Fall wenn ein vorgegebener Fotostrom In den Verstärker hineingeflossen ist - so/-/ird diese Diode leitend; in diesem Falle tritt denn eine "itkopplung auf den nichtinvertierenden ~?.inganr; 13 des Operationsverstärkers 11 auf, so da3 seine Ausgangsspannung auf den maximalen positiven "ert springt.

Bei einer anderen Ausführungsforni des Belichtungsmessers wird beim Öffnen des Schalters ein nicht dargestellter, am Ausgang ^Λο liegender Generator, der periodische "chv/Ingangei liefert einem ebenfalls nic"ht dargestellten Impulszähler verbunden. Beim Überschreiten des oben genannten Schv/ellwertes wird die Verbindung v/ieder gelöst. Die Anzahl der gezählten Impulse ist ein T-Ie3 für die Beleuchtungsstärke.

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Der Transistor ?ί stellt die richtige Phasenlage für die GegenkOO^lungssOannung her. Ist 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.

In Weiterbildung der Erfindung kann anstelle der Lastkapazität ' auch ein Viderstend vorgesehen werden. In diese:·] Falle wird dann die integrierende 'Virkung der Kapazität durch.den Operationsverstärker übernommen. Zu diesen ^:iv;eck kann z.B. parallel zum Widerstand 1? ein Kondensator geschaltet ve?den.

Es ist weiterhin nicht unbedingt erforderlich, daS Fotoelement im Kurzschluß zu betreiben. Gemäß Fig. 2 kann vielmehr auch in Reihe zum Fotoelement 1 ein Widerstand 223 vorgesehen werden, wobei dann ein Schalter 222 zwischen einem auf den Feldeffei*"f- ' Transistor 4 führenden Abgriff 224 und dem Fotoelement 1 liegt.

Der Verstärker und der Schwellwertdetektor können auch getrennte Funktionseinheiten sein.

8 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims (1)

1.) Schaltungsanordnung für Belichtungs-I'e.? geräte, beispielsweise als Belichtungsmesser oder Belichtungsautomatik für Kameras mit einem die Lichtverhältnisse erfassenden Fotodetektor, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotodetektor (i) als Fotoelement arbeitet, das etwa im Zeitpunkt des Feginns der TTessung eingeschaltet vird, und da.1 der Fotodetektor (1) auf eine Last (~) und einen Verstärker (^0) mit HochDaS-Charakteristik arbeitet.

2. Schaltungsanordnung nach Ans-;ruch '·, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotodetektor (1) bis kurz vor der Ilessung kurz-geschlossen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch ^Λ, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zv/ischen Fotodetektor ('') und Verstärker (£0) bis kurz vor der Messung unterbrochen ist,

4. Schaltungsanordnung nach einen A'cr Inst-rüch-f- ^! bis T, da- ■ durch gekennzeichnet, dsS die Las τ ':-.; i^r-ck eins Eatstität gebildet ist.

5. Schaltungsanordnung nach eine;;i der Ansprüche 1 bis "^;, dadurch gekennzeichnet, da? die Last ;-) durch einen Widerstand gebildet ist.

β. Schaltungsanordnung nach ein^n der Ansprüche 1 bis t, dadurch gekennzeichnet, aa2 der Verstärker (--0) mit HoehpeS-Charakteristik d^rch einen C^^eratlcnsverstärkei" ("I) gebildet v:ird, dessen invertierender 71 n.^sng ^f"12) vo*n Fotodetektor (^) über eine Kapazität ("5) angesteuert wird, der eine von seinen Ausrans" '''οΊ auf seinen Invertierenden "inrrn- [^Λ?*': f^:-'-re:;de Segenh:tol".;.-.g '"'"''· aufweist, und zwischen dessen -".us ge ng (¹O) und dessen nicht invertierenden Einsang (13) ein Schv/ellv/ert-alied (20) geschaltet ist.

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7. Schaltungsanordnung nach einen der Ansprüche 1 "bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (40) mit Hochpa.S-C^arakteristik iToer einer einen Feldeffekt-Transistor (4) enthaltenden Verstärkerstufe und eine Impedanz-Anpassungsstufe (9, 10) an den Fotodetektor (1) angekoppelt ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Lastkreis der einen Feldeffekt-Transistor (O enthaltenden Verstärkerstufe eine aktive Last (5,6,7,8) liegt.

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