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Verfahren zur automatischen Beleuchtungsreglung und nach diesem Verfahren
arbeitender automatischer Beleuchtungsregler Es sind fotoelektrische Beleuchtungsregler
für Kameras jeglicher Art bekannt, bei denen die Beleuchtungsstärke in der Filmebene
entsprechend der auf einem Fotoelement herrschenden Beleuchtungsstärke dadurch gesteuert
wird, daß der von dem Fotoelement abgegebene Strom einem empfindlichen Strommesser
zugeführt wird, dessen beweglicher Teil die Einstellung einer die Beleuchtung in
der Filmebene regelnden Blende besorgt. Diese Anordnungen haben den Nachteil, daß
infolge der Kleinheit der von dem Fotoelement abgegebenen Ströme nur sehr geringe
Kräfte für das Einstellen der Blende zur Verfügung stehen, so daß diese leicht und
leichtgängig ausgebildet sein muß. Außer der dadurch bedingten großen Störanfälligkeit
haben diese Anordnungen weiter noch den Nachteil, daß sie verhältnismäßig unempfindlich
sind.
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Ein weiterer bekannter Beleuchtungsregler ist für die Änderung der
die Beleuchtung erzeugenden Lichtquelle gedacht. Ein entsprechend der Beleuchtungsstärke
auf einem Fotoelement ausschlagender Instrumentenzeiger wird durch einen Fallbügel
periodisch auf eine zweiteilige, in der Zeigerlaufbahn befindliche Kontaktleiste
gedrückt. Je nachdem, ob der Zeiger dabei auf die eine Hälfte der Kontaktleiste
auftrifft oder auf die andere oder auf einen nichtleitenden Zwischenraum zwischen
den beiden Hälften, wird ein Elektromotor in der einen oder anderen Richtung bzw.
überhaupt nicht gedreht. Der Elektromotor verstellt bei seiner Drehung die Kontaktleiste
derart, daß der nichtleitende Zwischenraum zwischen den beiden Kontaktleistenhälften
sukzessive näher an den Zeiger herandrückt, und zwar so lange, bis der Zeiger auf
den nichtleitenden Zwischenraum trifft und der Motor endgültig zur Ruhe kommt. Richtung
und Ausmaß der Motordrehung hängen somit von der Beleuchtungsstärke auf dem Fotoelement
ab.
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Zur Regelung der die Beleuchtung erzeugenden Lichtquelle verschiebt
der Elektromotor zusätzlich noch über eine Spindel ein Schaltorgan, das je nach
seiner Stellung mehr oder weniger Kontakte schließt und damit mehr oder weniger
Beleuchtungslampen einschaltet. Diese Anordnung ist mechanisch außerordentlich aufwendig;
sie arbeitet ferner auf Grund der schrittweisen Verstellung auch nur sehr langsam.
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Diesen beiden vorbekannten Anordnungen ist gemeinsam, daß sie stets
auf eine vorgegebene, konstante Beleuchtungsstärke einregeln. Weiter gehende Aufgaben
sind mit ihnen nicht zu lösen.
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Ferner ist noch eine Regelanordnung für Autoscheinwerfer bekannt,
bei der eine schattenwerfende Blende in Abhängigkeit von der Position eines entgegenkommenden
und mit eingeschalteten Scheinwerfern fahrenden Kraftwagens so verschoben wird,
daß dieses Fahrzeug stets gegen das Licht der Scheinwerfer abgeschattet ist. Strenggenommen
handelt es sich hierbei nicht um eine Regelung der Beleuchtungsstärke, sondern um
die Verschiebung einer schattenwerfenden Blende entsprechend der gegenseitigen Lage
der beiden Fahrzeuge.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine echte
Regelung der Beleuchtungsstärke zu bewirken, bei der die oben angeführten Nachteile
der bekannten Beleuchtungsregler vermieden sind und die weitestgehend an die von
Fall zu Fall wechselnden Anforderungen anpaßbar ist. Bei einem Verfahren zur automatischen
Beleuchtungsregelung, bei dem ein Elektromotor sowohl eine die beleuchtungserzeugende
Lichtquelle schwächende Vorrichtung entsprechend der auf einem Fotoelement herrschenden
Beleuchtungsstärke verstellt als auch gleichzeitig damit eine für das Fotoelement
wirksame Abdeckblende, wird erfindungsgemäß der bei Beleuchtung des Fotoelementes
durch die beleuchtungserzeugende oder eine andere Lichtquelle von diesem an einem
Widerstand hervorgerufene Spannungsabfall auf einen bestimmten Wert gebracht, indem
dieser Spannungsabfall in an sich bekannter Weise mit einem anderen Spannungsabfall
verglichen und die Differenz dieser beiden Spannungen nach Verstärkung dem Elektromotor
zugeführt wird, der das Fotoelement mittels einer Abdeckblende in entsprechendem
Ausmaß lichtdicht abdeckt bzw. dem Licht mehr freigibt und gleichzeitig die beleuchtungserzeugende
Lichtquelle schwächt, indem die Spannungsdifferenz zu Null gemacht wird.
Ein
nach diesem Verfahren arbeitender automatischer Beleuchtungsregler mit einer entsprechend
der auf einem Fotoelement herrschenden Beleuchtungsstärke durch einen Elektromotor
verstellbaren Schwächungsvorrichtung für die beleuchtungserzeugende Lichtquelle
und einer gleichzeitig damit von dem Elektromotor verstellbaren Abdeckblende vor
dem Fotoelement besteht demnach aus einem Stromkreis mit zwei in Reihe liegenden
Widerständen und einem Gleichstromverstärker,. wobei der eine dieser Widerstände
parallel zu dem Fotoelement liegt und der andere parallel zu einer Vergleichsspannungsquelle,
und zwar derart, daß die Widerstände in verschiedenen Richtungen von .dem Strom
ihrer jeweiligen Spannungsquelle durchflossen werden, und wobei an den Ausgangsklemmen
des Gleichstromverstärkers der Elektromotor liegt, der gleichzeitig eine Abdeckblende
vor dem Fotoelement bewegt und die Lichtschwächungsvorrichtung verstellt. Der technische
Fortschritt des erfindungsgemäßen Beleuchtungsreglers besteht in erster Linie in
seiner Vielseitigkeit, wofür weiter unten noch Beispiele angegeben werden.-Daneben
sind sein stufenloses Arbeiten, seine Robustheit bei großer Empfindlichkeit, seine
Einfachheit und sein zuverlässiges Arbeiten hervorzuheben.
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Gemäß dem in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel
liegt parallel zum Fotoelement 1, das die Beleuchtung entsprechend der auf ihm herrschenden
Beleuchtungsstärke steuern soll, der Widerstand 2, der in Reihe mit einem weiteren
Widerstand 3 in einem Stromkreis liegt, der vom Verbindungspunkt A über den Widerstand
3 und den Widerstand 2 zum Verbindungspunkt B führt.
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Parallel zum Widerstand 3 liegt eine konstante Spannungsquelle 4,
und zwar derart, daß die Richtung des Spannungsabfalles am Widerstand 3 der Richtung
des durch den Fotoelementenstrom bedingten Spannungsabfalles am Widerstand 2 entgegengesetzt
ist. Die Verbindungspunkte A und B bilden die Eingangsklemmen eines Gleichstromverstärkers
5. An den Ausgangsklemmen C und D dieses Verstärkers liegt ein Elektromotor 6. Dieser
verstellt eine drehbar gelagerte Abdeckblende 7, die dadurch mehr oder weniger weit
über das Fotoelement 1 bewegt wird. Mit der Abdeckblende 7 fest verbunden ist ein
Zahnrad 8, das mit einem weiteren Zahnrad 9 im Eingriff steht. Letzteres ist fest
mit dem Drehring für die Objektivblende 10 verbunden. Auf der Abdeckblende 7 ist
schließlich noch eine Ablesemarke 11 angebracht, die an der Skala 12 vorbeiläuft,
die beispielsweise in Beleuchtungswerten geeicht sein kann. Der Abgleichwiderstand
13, der fest oder auf verschiedene Werte einstellbar -sein kann, liegt vor der Stromquelle
4. Eine lichtundurchlässige Schablone 14 mit einem entsprechend geformten Ausschnitt
liegt fest über dem Fotoelement 1.
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Diese Anordnung arbeitet nun folgendermaßen: Bei Beleuchtung des Fotoelementes
1 entsteht am Widerstand 2 ein Spannungsabfall, der dem Spannungsabfall am Widerstand
3 entgegengerichtet ist. Sind diese beiden Spannungsabfälle einander nicht gleich,
dann gibt der Verstärker 5 die Differenz verstärkt und mit der entsprechenden Polarität
an den Motor 6 weiter. Dieser dreht sich daraufhin je nach der Polarität in der
einen oder anderen Richtung, und zwar so, _daß das Fotoelement 1 weiter aufgedeckt
bzw. weiter abgedeckt wird, je. nachdem, ob der Spannungsabfall am Widerstand 2
kleiner ist als der Spannungsabfall am Widerstand 3, oder umgekehrt. In dem Augenblick,
wo beide Spannungsabfälle einander gleich geworden sind, gibt der Verstärker 5 keinen
Strom mehr ab; der Motor 6 und damit auch die Abdeckblende 7 bleiben stehen. Gleichzeitig
mit der Drehung der Abdeckblende 7 dreht der Motor 6 über die Zahnräder 8 und 9
auch die Objektivblende 10 in die der herrschenden Beleuchtungsstärke entsprechende
Stellung.
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Die Verwendung eines Verstärkers bedingt gegenüber den bekannten Anordnungen
einen höheren Aufwand; dadurch wird jedoch die Empfindlichkeit außerordentlich gesteigert
und ein mechanisch sehr robuster Aufbau erreicht. Es wird also kein empfindlicher
Strommesser mehr benötigt.
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Um Driftfehler zu vermeiden, ist es zweckmäßig, den Gleichstromverstärker
in bekannter Weise aus einem Modulator 50, einem Wechselstromverstärker 51 und einem
Demodulator 52 aufzubauen, wie in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es ist
ferner zweckmäßig, den Modulator und/oder Demodulator mit Transistoren zu bestücken.
Grundsätzlich kann statt dessen aber auch ein mechanischer Modulator bzw. Demodulator
verwendet werden.
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Die erfindungsgemäße Anordnung hat ferner noch den folgenden Vorteil:
Dadurch, daß mit einer veränderlichen Abdeckung des Fotoelementes gearbeitet wird;
ist die Möglichkeit geschaffen, durch entsprechende Ausgestaltung der Form der Abdeckblende
7 oder des Fotoelementes 1 oder durch beide Maßnahmen zusammen einen gewünschten
funktionellen Zusammenhang zwischen der Beleuchtungsstärke auf dem Fotoelement 1
und der Stellung der Beleuchtungsblende 10 und damit auch der Beleuchtung selbst
zu realisieren. Man kann zu diesem Zwecke auch den Ausschnitt der das Fotoelement
abdeckenden Schablone 14 entsprechend variieren. Auf die gleiche Art kann man auch
eine bestimmte Skalencharakteristik der Skala 12, beispielsweise Linearität, erreichen.
Bei den vorbekannten Anordnungen bedurfte es hierzu genau gearbeiteter, mit Reibung
behafteter Kurvengetriebe.
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Wenn auch als Ausführungsbeispiel der Erfindung im vorhergehenden
ein automatischer Beleuchtungsregler beschrieben wurde, so ist der Erfindungsgegenstand
bezüglich seiner Verwendungsmöglichkeiten aber nicht allein auf fotografische Kameras
beschränkt. Bei der fotografischen Beleuchtungsregelung ist die beleuchtungserzeugende
Lichtquelle auch diejenige, die das Fotoelement 1 beleuchtet. Die erfindungsgemäße
Anordnung kann nun auch dazu-benutzt werden, in Abhängigkeit von einer gegebenen
variablen Beleuchtungsstärke (unabhängigeBeleuchtungsstärke) eine durch eine konstante
Lichtquelle hervorgerufene (abhängige) Beleuchtungsstärke zu steuern, so däß zwischen
den beiden Beleuchtungsstärken ein gewünschter eindeutiger funktioneller Zusammenhang
besteht.
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Zu diesem Zweck läßt man das Fotoelement 1 durch die unabhängige Beleuchtungsstärke
beleuchten, während durch die Beleuchtungsblende 10 das Licht einer konstanten Lichtquelle
fällt. Wie schon erwähnt, läßt sich die Charakteristik der Skala 12 in mannigfacher
Weise variieren, so daß die durch die Beleuchtungsblende 10 geregelte Beleuchtung
in gewünschter Weise in Abhängigkeit von der unabhängigen Beleuchtungsstärke geregelt
werden kann. Durch entsprechende Zuordnung von Drehsinn und Blendenbewegung der
Beleuchtungsblende 10 kann wahlweise
erreicht werden, daß die Beleuchtung
bei zunehmender Beleuchtungsstärke abnimmt oder auch zunimmt.
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Für den Fall, daß die beleuchtungserzeugende Lichtquelle eine künstliche
Lichtquelle, beispielsweise eine Glühlampe, ist, kann die Beleuchtung anstatt durch
Verdrehung der Beleuchtungsblende 10 auch dadurch geändert werden, daß die konstante
Lichtquelle selbst bezüglich ihrer Lichtstärke verändert wird, beispielsweise durch
Verstellen eines Potentiometers für den Lampenstrom. Auf diese Art ist es mit der
erfindungsgemäßen Anordnung beispielsweise möglich, die Be-. leuchtung in einem
Raum in Abhängigkeit von der Stärke des einfallenden Tageslichts auf einen konstanten
Wert einzuregeln, indem man das Fotoelement 1 nur von dem Tageslicht beleuchten
läßt und durch den Elektromotor die Leuchtstärke der Raumbeleuchtungslampen entsprechend
einstellen läßt.
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Insbesondere ist es mit der erfindungsgemäßen Anordnung möglich, eine
durch eine konstante Lichtquelle hervorgerufene Beleuchtungsstärke einer gegebenen
Beleuchtungsstärke gleichzumachen. Ändert sich die gegebene Beleuchtungsstärke,
dann ändert sich auch die durch die konstante Lichtquelle hervorgerufene Beleuchtungsstärke
in gleicher Weise. Man kann es ferner so einrichten, daß der Verlauf der eben erwähnten
beiden Beleuchtungsstärken der gleiche ist, daß aber die von der konstanten Lichtquelle
gelieferte Beleuchtungsstärke stets um einen bestimmten Faktor größer ist als die
gegebene Beleuchtungsstärke, wofür man den Ausdruck »Lichtverstärker« gebrauchen
könnte. Die in der Zeichnung als Batterie dargestellte Vergleichsspannungsquelle
4 kann - und das ist eine weitere Variationsmöglichkeit - auch veränderlich sein,
beispielsweise ein durch Licht wechselnder Stärke beleuchtetes Fotoelement.
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Schließlich kann die Beleuchtungsblende 10 auch durch äquivalente
Mittel, wie verstellbare Graukeile, gekreuzte Polarisatoren od. dgl., ersetzt werden.
Auch an anderen Stellen, beispielsweise bei der Getriebeverbindung zwischen Abdeckblende
7 und der Schwächungsvorrichtung für das beleuchtungserzeugende Licht, können die
hier angeführten Bauteile durch äquivalente Mittel ersetzt werden.