DE2841153C2

DE2841153C2 - Steuerschaltung für den Verschlußmechanismus einer Kamera

Info

Publication number: DE2841153C2
Application number: DE2841153A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Tokyo Kawasaki
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1977-09-22
Filing date: 1978-09-21
Publication date: 1982-04-15
Also published as: GB2006446B; US4181413A; JPS5448235A; DE2841153A1; JPS6041332B2; GB2006446A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerschaltung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Eine solche, aus der DE-OS 24 48 439 bekannte Steuerschaltung ist so aufgebaut, daß jeweils das über den Verschlußauslöse-Scnalter mit dem Ausgang des Operationsverstärkers nicht verbundene Bauelement aus Integrationskondensator und Kompressionsdiode nicht beschaltet ist, d. h. jeweils mit seinem einen Anschluß offenliegt, so daß sich an diesem Anschluß ein schwimmendes Potential ausbildet. Aufgrund dieses offenen Anschlusses des jeweils nicht mit dem Ausgang des Operationsverstärkers verbundenen Bauelementes können unerwünschte Rauschkomponenten oder Leckströme über das Bauelement in die Schaltung eingeleitet werden. Um eine unerwünschte Aufladung des Integrationskondensators bei seinem offenen Anschluß zu verhindern, ist ein den Integratio.nskondensator über brückender zusätzlicher Schalter vorgesehen, der imrner dann geschlossen wird, wenn der Verschluß-Auslöseschalter auf den Anschluß der Kompressionsdiode umgeschaltet wird. Dadurch ist zwar ein Kurzschluß des Kondensators sichergestellt, wenn sein einer Anschluß

ίο offen ist, jedoch kann das Einleiten von Rauschen oder Leckströmen über diesen Schalter dadurch nicht verhindert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuerschaltung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden, daß durch am Verschluß-Auslöseschalter auftretende Rauschkomponenten oder Leckströme sowie Anschlußkapazitäten der Kompressionsdiode bedingte Ungenauigkeiten beseitigt sind. Bei einer Steuerschaltung der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die Schaltung sowohl der Kompressionsdiode als auch des Integrationskondensators in jeweils einer Reihenschaltung, die ihrerseits wiederum dem fotoelektrischen Element bzw. den Eingangseinschlüssen des Operationsverstärkers jeweils parallel geschaltet sind, ist auch der über den Verschlußauslöse-Schalter mit dem Ausgang des Operationsverstärkers nicht verbundene Anschluß von Kompressionsdiode oder Integrationskondensator über den zugeordneten Reihenwiderstand mit einer potentialführenden Leitung der Steuerschaltung verbunden. Dadurch ist kein Rücksetzschalter zum Kurzschließen des Kondensators erforderlich. Da beide Bauelemente unabhängig von der Stellung des Verschlußauslöseschalters mit ihren Anschlüssen jeweils an einem festen Potential liegen, können keine Rauschkomponenten oder Leckströme über diese Anschlüsse in die Schaltung eingeleitet werden.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran-Sprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schaltung teilweise als Blockschaltbild, einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und F i g. 2 eine eine Abwandlung eines in F i g. 1 gezeigten Zeitschalters 25 angegebene Schaltung, die aus Halbleiterschaltern aufgebaut ist.

In F i g. 1 ist eine Konstantstromquelle 13 mit dem Kollektor eines Transistors 14 verbunden. Eine Rückkopplung von dem Kollektor des Transistors 14 zu seiner Basis ist über einen Transistors 11 in Emitterfolgerschaltung mit einem Widerstand 12 vorgenommen. Die Basis eines Transistors 15 ist mit der gemeinsamen Leitung und dem Kollektor des Transistors 14 verbunden. Der Emitter des Transistors 15 ist mit einem einstellbaren Widerstand 17 verbunden, der auf eine Filmempfindlichkeit eingestellt ist, und mit einem Operationsverstärker 18 des Spannungsfolgertyps verbunden. Der Kollektor des Transistors 15 ist mit der gemeinsamen Basis eines als Diode geschalteten Transistors 16 und eines Transistors 19 verbunden.

Ein einstellbarer Widerstand 20 zum Einstellen der Belichtungszeit ist zwischen den Kollektor des Transistors 19 und den Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 18 geschaltet. Der Ausgang des Operationsverstärkers 18 ist mit dem nichtinvertierenden Anschluß eines Operationsverstärkers 22 mit hohem Eingangswiderstand verbunden.

Ein photoelektrisches Element 21, eine logarithmische Kompressionsdiode 23, ein Widerstand 24, ein Integrations-Kondensator 26 und ein Widerstand 27 sind zwischen die Eingangsanschlüsse des Operationsverstärkers 22 geschaltet Mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 22 ist ein Anschluß c eines Zeitschalters verbunden, dessen Schaltarm vom Anschluß a zum Anschluß b synchron mit dem Lauf des oberen Verschlußvorhangs umzuschalten ist.

Ein Operationsverstärker 30 bildet einen invertieren- ic den Verstärker mit einem Eingangswiderstand 32 und einem Rückkopplungswiderstand 29. Der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 30 ist mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 18 verbunden, während der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 30 mit der Anode einer Diode 28 verbunden ist Die Kathode der Diode 28 ist mit der Kathode des photoelektrischen Elements 21 verbunden.

Ein Transistor 33 bidlet eine Emitterfolgerschaltung mit einer einstellbaren Konstantstromque'le 34, die nach Maßgabe eines Blendenwertes eingestellt werden kann. Die Basis des Transistors 33 ist mit einem Anschluß eines Widerstandes 32 und mit dem Verbindungspunkt der logarithmischen Kompressionsdiode 23 und dem Widerstand 24 verbunden, wobei dieser der Anschluß a des Schalters 25 ist. Ein Meßinstrument 35 ist zwischen den Verbindungspunkt eines als Diode geschalteten Transistors 37 und einer Konstantstromquelle 36 sowie dem Emitter des Transistors 33 geschaltet.

Der invertierende Eingangsanschluß eines Vergleichers 31 ist mit dem Verbindungspunkt des Integrations-Kondensators 6 und dem Widerstand 27 verbunden, wobei dieser der Anschluß b des Schalters 25 ist, während der nichtinvertierende Eingangsanschluß mit dem Verbindungspunkt des Kollektors des Transistors 19 und des einstellbaren Widerstandes 20 verbunden ist. Der Ausgangsanschluß des Vergleichers 31 ist mit der Basis eines Transistors 39 verbunden. Der Kollektor des Transistors 39 ist mit einem Steuermagneten 38 für den Bodenvorhang verbunden. Außerdem ist eine elektrisehe Speisequelle 40 vorgesehen.

Die Arbeitsweise der in F i g. 1 gezeigten Schaltung wird jetzt erläutert.

Wie zuvor angegeben, ist die Konstantstromquelle 13 mit dem Kollektor des Transistors 14 verbunden. Eine Rückkopplung vom Kollektor des Transistors 14 ist zu seiner Basis vorgesehen. Ist daher der Stromwert der Konstantstromquelle 13 durch I\ gegeben, so kann die Basis-Emitter-Spannung VbE(Qh) des Transistors 14 durch die folgende Gleichung (5) ausgedrückt werden:

V_BE{Qu) = n

V_Bl ■(/„

(5)

n = K- TIq,

wobei K die Boltzmannsche Konstante, Γ die absolute Temperatur, q die Elektronenladung und Vbe{'o) die Basis-Emitter-Spannung des Transistors sind, wenn der Kollektorstrom /Ό ist.

Wenn angenommen wird, daß der Widerstand 12 einen Widerstandswert R\ und der einstellbare Widerstand 17 einen Widerstandswert R₂ haben, so ist die Emitterspannung Va des Transistors 15:

(6)

Unter der Bedingung, daß der Schaltarm des Zeitschalters 25 auf den Ancichluß a umgeschaltet ist, ist

50 die logarithmische Kompressicsnsdiode 23 mit der Rückkopplungsschaltung des einen hohen Eingangswiderstand aufweisenden Operationsverstärkers 22 verbunden und es wird eine logarithmische Kompressionsspannung Vc proportional zum optischen Strom ip des photoelektrischen Elements 21 erzeugt, die durch die folgende Gleichung (7) ausgedrückt werden kann:

V₁ = η logIpIi₀+ K₀(Z₀), (7)

wobei Vd die Durchlaßspannung der Diode mit dem Dioden-Durchlaßstrom /bist

Andererseits ist, wenn der Stromwert der Konstantstromquelle 34 durch h und der Stromwert der Konstantstromquelle 36 durch /3 angegeben sind, die Basis-Emitter-Spannung Vbe(Qsi) des Transistors 33 und die Basis-Emitter-Spannung V/, des Transistors 37 durch die folgenden Gleichungen (8) und (9) jeweils gegeben:

Vbe(Qm) = "log/₂//„.
V_H = n\ogJ₃li_o+V_BE(i_o).
Die Meßspannung V_G ist:
Vg= Va+yc~ VBElQa) -

(10)

Durch Einsetzen der Gleichungen (6), (7), (8) und (9) in die Gleichung (10) kann die folgende Gleichung (11) erhalten werden:

V₀ = η log (/, · /> · R₁U₁ · /j - A₁) + VoUo) - V_BEUo).

(11)

Ist die Basis-Emitter-Spannung des Transistors gleich der Diodendurchlaßspannung mit dem Strom I₀, so kann die Gleichung (11) wie folgt geschrieben werden:

V_c = η log (/,

R₂II₂

■RO.

(U)

Wenn die Werte /_ft R₂ und I₂ zu den APEX-Anzeigewerten By, Sy und Ay der Objekthelligkeit B, der Filmempfindlichkeit S und des Blendenwertes A in Beziehung gesetzt werden, so ergibt sich jeweils

=>po-2^BV,

R₂

h =

(13)
(14)
(15)

wobei Ip₀ der optische Strom des lichtaufnehmenden Elementes mit By = 0, A₀ der Widerstandswert von R₂ mitSy = Ound i_s der Stromwert von I₂ bei /ii/ = 0sind,so daß dann V₀ durch die folgende Gleichung (16) ausgedrückt werden kann:

V_c=K₃+(By + Sy-Ay) Π lüg 2

= K₃ + Ty η log 2,

(16)

wobei

65 K₃ = η log (Z₁ · Ip₀ ■ R₀Hs -I₃ -R₁), Ty ist der APEX-Anzeigewert der Belichtungszeit T.

Die Spannung Vc ist daher proportional zu dem APEX-Anzeigewert der Belichtungszeit T und die Belichtungszeit kann durch das Meßinstrument 35 angezeigt werden.

Wenn der Verschlußauslöseknopf heruntergedrückt wird, wird der Spiegel nach oben geschwenkt und die Blenden-Abblendeinstellung durchgeführt. Danach wird der Schaltarm des Zeitschalters 25 vom Anschluß a auf den Anschluß b synchron mit dem Lauf des oberen Verschlußvorhangs umgeschaltet. Der Integrations-Kondensator 26 wird daher mit der Rückkopplungsschaltung verbunden, d. h. in diese aufgenommen, um die Integration des optischen Stroms des photoelektrischen Elements 21 durchzuführen. Wenn der Schaltarm des Zeitschalters 25 mit dem Anschluß a verbunden gehalten wird, ist die Spannung des Integrations-Kondensators gleich Null. Ist daher die Kapazität des Integrations-Kondensators 26 gleich G, so ergibt sich die Integrationsspannung Vbzu:

K₀= 1/C₁

(17)

Andererseits kann die Spannung V_B über dem einstellbaren Widerstand 20 durch die folgende Gleichung (18) ausgedrückt werden:

= V₄ZR₀-2^s V,

(18)

wobei R₁ der Widerstandswert des Widerstandes 20 ist. Wenn V₀ = V_B ist, ändert sich der Ausgangspegel des Vergleichers von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel, wodurch die Erregung des Steuermagneten 38 für den Bodenvorhang unterbrochen wird. Das Zeitintervall oder die Belichtungszeit T₀, die von der Betätigung des Zeitschalters 25 bis zur Aberregung des Steuermagneten 38 für den Bodenvorhang verstreicht, ist:

τ, = £, A²ZS-B.

(19)

wobei

V₄ZK₀ -R₀-N,

was einen Fehler in der Belichtungszeit bewirkt

Um dieses Phänomen zu verhindern, sind der Operationsverstärker 30, die Widerstände 29 und 32 und

die Diode 28 vorgesehen. Wenn der Widerstandswert des Widerstandes 32 gleich dem des Widerstandes 29 ist, so wird die Spannung Ve zwischen dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 30 und der Kathode der logarithmischen Kompressionsdiode 23

- Vc (Ve = - V_c),
und die Ladung der Diode 28 ist
-Cj₁- Vc,

wobei Cj ι die Anschlußkapazität der Diode 28 ist. Wenn der Schaltarm des Zeitschalters 25 auf den Anschluß b umgeschaltet wird, wird die zuvor beschriebene Ladung an den Integrations-Kondensator 26 gegeben. Daher kann die Klemmenspannung Vp des Integrations-Kondensators durch die folgende Gleichung (20) ausgedrückt werden:

bei dem A/die Proportionalitätskonstante (=0,30) ist.

Wird daher der Wert geeignet bestimmt, so ist der Wert To in der Gleichung (19) die Belichtungszeit, mit der eine richtige Belichtung des Films durchzuführen ist

Die Arbeitsweise des Operationsverstärkers 30, der Widerstände 29 und 32 und der Diode 28 wird jetzt erläutert

Wenn der Schaltarm des Zeitschalters 25 mit dem Anschluß a verbunden ist hat die logarithmische Kompressionsdiode 23 eine Ladung von Cj ■ Va wobei Cj die Anschlußkapazität der logarithmischen Kompressionsdiode ist Wird der Schaltarm des Zeitschalters 25 auf den Anschluß b umgeschaltet so wird die Ladung der Diode 23 auf den Integrations-Kondensator 26 übertragen. Daher ist die Klemmenspannung des Integrations-Kondensators 26 plötzlich vergrößert soviel wie

V_n =

C,

V₁ -

c,

(20)

CyI ist, gilt V₀=O. Der Fehler der Belichtungszeit infolge der Verbindungskapazität C₁ der logarithmischen Kompressionsdiode kann daher beseitigt werden. In F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel des in F i g. 1 gezeigten Zeitschalters durch Halbleiterschalter gebildet In F i g. 2 sind der Emitter a eines Transistors 50, und der Emitter b eines Transistors 41 zusammen mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt evon Widerständen 42 und 48 mit dem Zeitschalter 25 in F i g. 1 jeweils verbunden. Der gemeinsame Verbindungspunkt cist mit der Basis der Transistoren 41 und 50 über die Widerstände 42 und 48 verbunden. Ein Zeitschalter 47 wird geschlossen gehalten und wird synchron mit dem Lauf des oberen Verschlußvorhangs geöffnet Die in F i g. 2 gezeigte Schaltung arbeitet daher mit Hilfe der Arbeitsweise des Zeitschalters 47 in einer analogen Weise zu dem Zeitschalter 25.

Wenn der Zeitschalter 47 geschlossen ist ist der Transistor 45 gesperrt während ein Transistor 43 leitend ist Der Transistor 41 wird daher in Sperrichtung vorgespannt und der Anschluß b befindet sich im offenen Schaltzustand. Andererseits ist ein Transistor 49 gesperrt und der Ausgang des Operationsverstärkers 22 (Fig. 1) wird über einen Widerstand 48 und den Transistor 50 an den Anschluß a gegeben.

Wenn der Zeitschalter 47 geöffnet ist wird der Transistor 43 gesperrt während der Transistor 49 leitend geschaltet wird. Der Anschluß a wird daher in

so seinen offenen Schaltzustand gebracht und das Ausgangssignal des Operationsverstärkes wird an einen Widerstand 42 und den Transistor 41 über den Anschluß b gegeben.
Aus der vorstehenden Beschreibung wird klar, daß der Umschalt-Zeitschalter 25 in Fig. 1 durch den Ein-Aus-Zeitschalter in F i g. 2 ersetzt werden kann.

Bei dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Anzeige der Belichtungszeit durch die Arbeitsweise der logarithmischen Kompressionsspannung des optisehen Stroms des photoelektrischen Elements, den Blendenwert und die Filmempfindlichkeit ausgeführt Es ist jedoch auch möglich, wie bei dieser Anwendung gezeigt ist das gleiche technische Konzept für die Steuerung der Blende aufgrund der Arbeitsweise der logarithmischen Kompressionsspannung, der Belichtungszeit und der Filmempfindlichkeit anzuwenden.

Wie zuvor beschrieben wurde, ist das photoelektrische Element zwischen die Eingangsanschlüsse des

Operationsverstärkers und einen Anschluß der logarith- (2) mischen Kompressionsdiode geschaltet. Ein Anschluß des Integrations-Kondensators ist auch mit der Kathode des photoeleklrischen Elements verbunden, während der andere Anschluß der logarithmischen Kompres- ^r, sionsdiode und des Integrations-Kondensators über jeweilige Widerstände mit der Anode des photoelektrischen Elements verbunden sind. Der Ausgang des (3) Operationsverstärkers wird von dem anderen Anschluß der logarithmischen Kompressionsdiode auf den anderen Anschluß des Integrations-Kondensators durch den Zeitschalter umgeschaltet, der synchron mit dem Lauf des oberen Verschlußvorhangs betätigt wird. Die (4) elektronische Verschluß-Steuerschaltung hat daher die folgenden Eigenschaften:

(1) Da annähernd eine Vorspannung von Null an das photoelektrische Element gegeben werden kann, kann reflektiertes Licht selbst bei niedrigem Pegel positiv gemessen werden.

Vor der Verschlußbelätigung in der Kamera kann der optische Strom des photoelektrischen Elements einer logarithmischen Kompression unterworfen werden, wodurch eine Anzeige der Verschlußgeschwindigkeit oder eine Steuerung der Blende mit Hilfe der sich ergebenden logarithmischen Kompressionsinformation erhalten werden kann.
Eine Verschlußsteuerung kann durch Integrieren des optischen Stroms bei dem zuvor beschriebenen photoelektrischen Element synchron mit der Verschlußbetätigung in der Kamera erreicht werden.

Der Beginn der Integration und die Rückstellung des Integrations-Kondensators kann mit Hilfe einer Schaltung erreicht werden, die nicht durch den Leckwiderstand des mechanischen Schalters, noch unmittelbar durch den mechanischen Schalter beeinflußt wird. Der Montageplatz für den mechanischen Schalter ist daher nicht beschränkt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 230 215/467

Claims

Patentansprüche:

1. Steuerschaltung für den Verschlußmechanismus einer Kamera, mit einem Operationsverstärker, zwischen dessen Eingangsanschlüsse ein photoelektrisches Element geschaltet ist, einer logarithmischen Kompressionsdiode, die mit einem Eingangsanschluß des Operationsverstärkers verbunden ist, einem Integrations-Kondensator, der mit dem photoelektrischen Element verbunden ist, und einem Verschlußauslöse-Schalter, der bei Auslösung des Verschlusses den Ausgang des Operationsverstärkers von der Kompressionsdiode auf den Integrationskondensator umschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußauslöse-Schalter (25) als Halbleiter-Schalter (Fig.3) ausgebildet ist, daß dem photoelektrischen Element (21) eine erste Reihenschaltung aus der Kompressionsdiode (23) und einem ersten Widerstand (24) sowie eine zweite Reihenschaltung aus dem Integrationskondensator (26) und einem zweiten Widerstand (27) parallel geschaltet sind, daß ein zweiter Operationsverstärker (30) mit seinem nichtinvertierenden Eingang mit der Anode des photoelektrischen Elements (21), mit seinem invertierenden Eingang mit der Kathode der Kompressionsdiode (23) und mit seinem Ausgang mit der Kathode des photoelektrischen Elements (21) verbunden ist, und daß zwischen den Ausgang des zweiten Operationsverstärkers (30) und der Kathode des photoelektrischen Elements (21) eine Diode (28) geschaltet ist.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußauslöse-Schalter (Fig.3) synchron mit dem Lauf eines oberen Verschlußvorhangs des Verschlußmechanismus umschaltbar ist.

3. Steuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußauslöse-Schalter (Fig.3) einen ersten und zweiten Transistor (41,50), deren jeweilige Emitter Schalterpunkte (a, b) bilden, um wahlweise den ersten Operationsverstärker (22) umzuschalten, eine einen gemeinsamen Schalterpunkt (c) bildende Widerstandsanordnung (42, 44, 46, 48), einen mechanischen Schalter (47), der synchron mit dem Verschlußmechanismus zu betätigen ist. und Transistoren (43, 45, 49) aufweist, die den ersten und zweiten Transistor (41, 50) mit dem Schalter (47) koppeln, um wahlweise die ersten und zweiten Transistoren vorzuspannen und damit unterschiedliche Schalterpunkte (a, b, c) miteinander zu verbinden.