Belichtungsmesser für photographische Zwecke
Die Erfindung betrifft einen Belichtungsmesser für photographische Zwecke, insbesondere für die Messung von Blitzbeleuchtung. Es ist bei Belichtungsi messern bekannt, das Zeitintegral eines auf eine Photozelle fallenden Lichtstromes zu messen. Bekannte Belichtungsmesser dieser Art sind jedoch verhältnismässig kompliziert und teuer.
Der Erfindung liegt Idie Aufgabe zugrunde, einen Belichtungsmesser der ! erwähnten Art zu schaffen, welcher in seiner Konstruktion sehr robust und einfach ist und ein handliches leicht mitzuführendes Gerät bildet.
Erfindungsgemäss wird zu diesem Zweck von dem Photozellenstrom ein Kondensator aufgeladen und es sind elektronische Mittel zur leistungslosen Messung der am Kondensator abfallenden Spannung vorgesehen. Die Kondensatorspannung ist ein Mass für das Zeitintegral des Photozelienstromes und damit des auf die Photozelle fallenden Lichtstromes. Diese Spannung wird dann elektronisch leistungslos gemessen, ohne dass die Kondensatorspannung durch die Messvorrichtung verfälscht wird. Zweckmässig ist es dabei, wenn die Kondensatorspannung am m Steuer- gitter einer Elektrometerröhre anliegt. Unter einer Elektrometerröhre versteht man dabei bekanntlich eine Röhre mit extrem hohem Eingangswiderstand, z.
B. in der Grössenordnung von 10t2 Ohm, die eine praktisch leistungslose Steuerung gestattet. Dann kann die Anodenspannung der Elektrometerröhre einem Röhrenvoltmeter zugeführt werden.
Bei einer solchen relativ einfachen Schaltanordnung kann man, wie sich herausgestellt hat, einwandfreie Belichtungsmeslsungen durchführen und man erhält ein auch im Dauerbetrieb brauchbares Gerät.
Es kommt natürlich darauf an, dass die einzelnen Schaltelemente des Messkreises richtig dimensioniert sind. Bei einem praktisch erprobten Ausführungsbei spiel war die Anordnung so getroffen, dass der Gitterableitwiderstand der Elektrometerröhre vom Isolations widerstand d des Kondensators gebildet wird und der Kondensator so bemessen ist, dass die durch den Gitterstrom der Elektrometerröhre bewirkte Änderung der Kondensatorspannung klein gegen die Spannung ist, auf welcher der Kondensator von dem Photozellenstrom aufgeladen wird. Man hatte dabei , den Kondensator ferner so bemeslsen, dass er mit seinem Isolationswiderstand eine Zeitkonstante von wenigstens mehreren Sekunden besitzt.
Die Kondensatorspannung soll sich ja wenigstens so lange halten, dass die Ablesung des Messwertes in Ruhe erfolgen kann.
Anderseits ist es erforderlich, dass der Kondensator von den Photozellenströmen bei üblichen Lichtstromwerten auf eine Spannung aufgeladen wird, die gross gegen den Störspannungspegel ist. Man darf also den Kondensator nicht beliebig gross machen.
Um bei relativ noch grosser Kapazität Ides Kondensators doch eine ausreichend hohe Spannung am Kondensator zu erhalten, ist es bekannt, die Ladespannung, mit welcher der Kondensator aufgeladen wird, bei gegebenen Lichtströmen möglichst gross zu machen. Diese Ladespannung sollte gross sein gegen die zur Aus steuerung der Elektrometerröhre ferfonder- liche Spannung. Diese Bemessung gestattet die Verwendung relativ grosser Kapazitäten. Zweckmässig ist es, wenn der Kondensator an einem Arbeitswiderstand anliegt, der mit der als Vakuum-Photozelle ausgebildeten Photozelle in Reihe geschaltet und so hochohmig ausgebildet ist, dass der Photozellenstrom bei den höheren Lichtströmen des Messbereiches Iden Sättigungswert nicht mehr erreicht.
Es schadet nichts, wenn bei höheren Lichtströmen der Sättigungswert der Photozelle nicht mehr erreicht wird, weil der grössere Teil der Speisespannung an dem Arbeitswiderstand abfällt. Denn dadurch erzielt man eine Vergleichmässigung der in Blendenwerten geeichten Skala. Da nämlich der Lichtstrom mit dem Quadrat des Öffnungsverhältnisses wächst, drängen sich bei einer dem Lichtstrom proportionalen Anzeige die Blendenwerte an dem einen Ende des Messbereiches, während sie am anderen Ende des Messbereiches weit auseinandergezogen liegen. Durch die erwähnte Ausbildung der Schaltung erreicht man ein Zusammendrängen der grossen Blenden (= grossen Lichtströme) und kann dadurch die Anzeigeemp findlichkeit und damit die Ablesegenauigkeit für die kleinen Blenden erhöhen, ohne den Messbereich für die grossen Blenden beschneiden zu müssen.
Die Anordnung kann so getroffen werden, dass der Kondensator über eine Halbielterdiode an dem Arbeitswiderstand anliegt und so bemessen ist, dass die durch den Reststrom ider Haibleiterdiode während der Ablesezeit des Belichtungsmessers bewirkte Ände- rung der Kondensatorspannung klein gegen Idie Spannung ist, auf welche der Kondensator dadurch den Photozellenstrom aufgeladen wird. Man kann einen Belichtungsmesser nach der Erfindung zur reinen Blitzmessung verwenden, indem man den Blitz in einem sonst verdunkelten Raum auslöst.
Vorteilhafter ist es aber, wenn die Photozelle lichtdicht hinter einem photographischen Verschluss mit einstellbaren Belichtungszeiten und gegebenenfalls Blitzlichtsynchronisierungskontakt angeordnet ist. Dann kann man mit dem Gerät unter beliebigen Beleuchtungsverhältnissen arbeiten. Der Verschluss wird auf die Zeit angestellt, mit welcher auch die Belichtung in der Kamera erfolgen soll. Eventuelle Blitzgeräte werden mit dem Verschluss synchronisiert und bei Auslösung des Verschlusses erhält die Photozelle einen Lichtimpuis, der genau demjenigen entspricht, welcher später bei der Aufnahme in die Kamera gelangt, unabhängig davon, ob man mit Tages-, Kunst-, Blitz- oder Mischlicht arbeitet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden be schrieben:
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht des Gerätes.
Fig. 2 zeigt eine Oberansicht des Gerätes bei abgenommenem Deckel.
Fig. 3 zeigt ein Schaltbild des Belichtungsmessers, und
Fig. 4 zeigt im einzelnen als Schaltbild den Aufbau der Speisespannungsquelle.
Fig. 5 zeigt ein Diagramm mit den Strom-Spannungs-Kennlinien der Photozelle bei verschiedenen Lichtströmen und des Arbeitswiderstandes und dient zur Erläuterung der Schaltung nach Fig. 3.
Ein längliches, flaches Gehäuse 10 (Fig. 2) trägt an einer Stirnseite einen Belichtungstubus 12 mit einem photographischen Verschluss 14. Auf der Oberseite ist hinter einem Fenster 16 eine Instrumentenskala 18 vorgesehen, über welcher der Instrumentenzeiger 20 spielt. Oberhalb des Instrumentenfensters 16 sind nebeneinander drei Rändelknöpfe 22, 24, 26 angeordnet. Der Knopf 22 besitzt drei Raststellungen: EIN , AUS und LADEN . In der letzteren Schaltstellung kann das Gerät mittels einer Steckerbuchse 28 (Fig. 1 und 2) an das Netz angeschlossen und ein als Stromquelle im Gerät angeordneter Akkumulator nachgeladen werden. Der Knopf 24 dient zur Nullpunkteinstellung. Bei geschlossenem Verschluss 14 wird der Knopf 24 so lange verstellt, bis der Zeiger 20 auf Null steht.
Der Knopf 26 ist der Messbereichsschalter, der in drei Stellungen einrastet. Es können damit drei Messbereiche eingestellt werden, entsprechend, drei Teilungen auf der Skala 18. In den gegenüberliegenden, unteren Ecken sind an der Oberseite des Belichtungsmessers zwei Druckknöpfe 30, 32 vorgesehen. Der linke Knopf 30 dient dazu, die Anzeige nach jeder Messung wieder auf Null zurückzustellen. Er schliesst einen Schalter, der in noch zu beschreibender Weise den den Messwert speichernden Kondensator kurzschliesst und entlädt. Der Druckknopf 32 dient dazu, den Ladezustand der Akkumulatoren zu kontrollieren, der ja für die Genauigkeit der Messung von ausschlaggebender Bedeutung ist. Beim Niederdrücken Ides Knopfes 32 werden die Akkumulatoren über einen Vorwiderstand direkt an Idas Instrument gelegt.
Der Zeiger 20 zeigt dann den Ladezustand der Akkumulatoren an. Wenn der Zeiger 20 dann rechts von seiner Mittelstellung steht, ist der Ladezustand der Akkumulatoren noch ausreichend, steht er links von der Mittelstellung, müssen die Akkumulatoren nachgeladen werden. Zwischen den Knöpfen 30 und 32 ist eine Rechenvorrichtung 34 vorgesehen. In einem äusseren Ring 36 ist eine Scheibe 38 drehbar. Der äussere Ring 36 trägt eine Skala entsprechend den Skalenwerten der Skala 18. Die Scheibe 38 trägt eine in Blendenwerten geeichte Skala. Die Scheibe 38 weist zwei diametral einander gegenüberliegende Fenster 40, 42 auf. Sie wird so eingestellt, dass hinter den Fenstern 40, 42 die jeweils verwendete Filmempfindlichkeit erscheint, und zwar hinter Fenster 40 in ASA- und hinter Fenster 42 in DIN-Werten.
Dann kann man an wider Skala auf der Scheibe 38 für jeden Anzeigewert die zugehörige Blende einstellen. Die Belichtungszeit wird durch die Einstellung des Verschlusses 14 berücksichtigt.
In Fig. 3 bezeichnet 44 die Photozelle, welche von dem zu messenden Lichtstrom beaufschlagt wird.
Die Photozelle 44 liegt mit einem Arbeits- oder Aussenwiderstand 46 an einer Gleichstromquelle 48.
Der Spannungsabfall an dem Widerstand 46 lädt über eine Halbleiterdiode 50 und einen Schalter 52 einen Kondensator 54 auf. In einer anderen Stellung des Schalters 52 wird statt dessen der Kondensator 56 aufgeladen. Mit 58 ist der - gestrichelt angel Ideuiete - Isolationswiderstand Ides Kondensators 54 bzw. 56 bezeichnet. Der Kondensator 54 bzw. 56 kann mittels eines Schalters 60 überbrückt und entladen werden.
Die Kondensatorspannung liegt am Steuergitter 62 einer Elektrometerröhre 64, die mit einem Anodenwiderstand 66 und einem Kathodenwiderstand an der gleichen Spannungsquelle 48 anliegt wie die Photozelle 44. Als Gitterableitwiderstand der Röhre 64 fungiert der Isolationswiderstand des Kondensators 54 bzw. 56.
Die Anode 70 der Röhre 64 liegt an einem Röhrenvoltmeter, das generell mit 72 bezeichnet ist.
Das Röhrenvoltmeter 72, das an sich bekannt ist, enthält eine Brücke mit zwei Widerständen 74, 76 in je einem Brückenzweig und zwei Röhren 78, 80 in den anderen beiden Brückenzweigen. Die Brücke 74-80 liegt über ein Potentiometer 82 an der Spannungsquelle 48.
Die Anode der Röhre 64 liegt am Steuergitter 84 der Röhre 78. Mit dem Steuergitter 86 der Röhre 80 ist der Abgriff des Potentiometers 82 verbunden.
In der Diagonale der Brücke 74, 76, 78, 80 liegt das Instrument 88. Gitter 90, 92 der Röhren 78, 80 sind über ein Potentiometer 94 miteinander verbunden, dessen Abgriff an der positiven Klemme der Stromquelle 48 anliegt. Durch Einstellung des Potentiometers 94 lassen sich die Innenwiderstände der Röhren 78 und 80 verändern und lässt sich die Brücke so abgleichen, dass bei geschlossenem Verschluss 14 das Instrument 88 Null zeigt.
Bei Belichtung der Photozelle 44 tritt an dem Kondensator 54 eine Spannung auf, die über die Elektrometerröhre e 64 am Gitter 84 der Röhre 78 wirksam wird und das Brückengleichgewicht stört.
Gleichzeitig ändert sich im entgegengesetzten Sinne die Spannung am Abgriff des Potentiometers 82, welche den Widerstand der Röhre 80 entgegengesetzt zu dem der Röhre 78 verändert und somit die Empfindlichkeit des Röhrenvoltmeters 72 noch erhöht. Die Anzeige des Instrumentes 88 ist ein Mass für die Spannung am Kondensator 54 und damit für das Zeitintegralldes während der Öffnungsdauer des Verschlusses 14 auf die Photozelle 44 gelangten Lichtstromes.
Bei der praktischen Ausführung der Schaltung wurden die Schaltelemente etwa wie folgt bemessen: Speisespannung an der Stromquelle 48 = 60 Volt Widerstand 46 = 50 Megohm Kondensator 54 = 1 Mikrofarad Isolationswiderstand indes Kondensators 54 = 10t20hm Reststrom der Diode 50 in Sperr-Richtung < 0,05 Mikro ampere
Am Kondensator 54 erhält man dann Spannungen in der Grössenordnung von 4 Volt. Diese Spannungen sind gross gegen eventuelle Störspannungen.
Die relativ grosse Kapazität von 1 Mikrofarad stellt sicher, dass die Gitterströme und wider Reststrom Idurch die Diode 50 die Spannung des Kondensators während der zum Ablesen des Instrumentes erforderlichen Zeit praktisch nicht beeinflussen. Um aber mit dieser Kapazität noch eine ausreichende Spannung zu erhalten, muss man eine relativ hohe Ladespannung vorsehen, was durch den grossen Arbeitsoder Aussenwiderstand 46 der Photozelle 44 von 50 Megohm erreicht wird. Mit diesem hohen Arbeitswiderstand tritt noch ein besonderer Effekt ein, der an Hand der Diagramme von Fig. 5 erläutert werden soll.
Dort ist für verschiedene Lichtströme von 0,1 bis 0,9 Lumen der Photozellenstrom J in Mikroampere in Abhängigkeit von der an der Photozelle anliegenden Spannung U in Volt dargestellt. Wenn bei vorgegebenem Lichtstrom, z. B. 0,5 Lumen, die an der Photozelle anliegende Spannung steigt, dann wächst der Photozellenstrom zunächst annähernd linear mit der Spannung aber dann immer langsamer an, bis er dann in einen Sättigungszustand übergeht, in welchem eine Änderung der angelegten Spannung gar keinen Einfluss mehr auf den Photozellenstrom hat. Bei leiner Vergrösserung des Lichtstromes wachsen die Sättigungsströme an, etwa proportional mit dem Lichtstrom. Die Abhängigkeit der Photozellenströmle von den angelegten Spannungen ergibt für alle Lichtströme ähnlich geartete Sättigungskurven.
60 Volt ist die Speisespannung, die von der Spannungsquelle 48 geliefert wird. Ausgehend von diesem Punkt auf der Abszisse sind zwei Geraden eingezeichnet, welche die Stromspannungs-Charak- teristiken zweier Arbeitswidenstände 46 darstellen, und zwar ist einmal ein Arbeitswiderstand von 10 Megohm und zum anderen ein Arbeitswiderstand von 50 Megohm angenommen. Man kann dem Diagramm nun entnehmen, welches die jeweils flieSen- den Photozellenströme sind und wie sich die Speiser spannung von 60 Volt auf Photozelle e und Arbeits- widerstand verteilt. Zu diesem Zweck sucht man den Schnittpunkt, z.
B. der 50 Megohm-Geraden mit der dem jeweiligen Lichtstrom entsprechenden Photo- zellencharakteristik. Man kann dann den Photozellenstrom und die an Ider Photozelle 44 liegende Spannung ablesen. Der Rest der 60 Volt fällt am Widerstand 46 ab. Bei 0,9 Lumen Lichtstrom und 50 Megohm Arbeitswiderstand fallen an der Photozelle 44 bei einem Photozellenstrom von 1 Mikroampere etwa 7 Volt ab. 53 Volt fallen am Widerstand 44 ab. Bei einem Lichtstrom von 0,1 Lumen fallen etwa 46 Volt an der Photozelle und nur 14 Volt am Widerstand 44 ab.
Die Spannung am Widerstand 44 bildet nun die Ladespannung für den Kondensator 54. Die Spannung am Kondensator 54 und damit udas Zeit integral der am Widerstand 44 abfallenden Spannung wird nun am Instrument 88 angezeigt. Wenn man nun einmal einen Arbeitswiderstand von 10 Megohm annimmt, dann wird, wie Fig. 5 zeigt, praktisch noch bei allen hier betrachteten Lichtströmen der Sättigungszustand der Photozelle 44 erreicht. Da die Sättigungsströme praktisch linear mit den auf die photozelle fallenden Lichtströmen anwachsen, wird der Spannungsabfall am Widerstand 46 in diesem Falle proportional dem Lichtstrom. Der Lichtstrom ist aber proportional dem Quadrat des Öffnungs verhältnisses.
Anderseits ist es das Öffnungsverhältnis, das an der Kamera eingestellt werden soll.
Ein Widerstand 46 von 10 Megohm würde eine in Blendenzahlen geeichte Skala mit quadratischer Charakteristik ergeben, wie sie in Fig. 5 bei 96 dargestellt ist. Die grossen Blenden (kleine Blendenzahlen) wären eng zusammengedrängt, während die grossen Blendenzahlen immer weiter auseinanderrücken. Da man auch die kleinen Blendenzahlen genau ablesen soll, muss die Anzeigeempfindlichkeit entsprechend erhöht, damit aber ;der Messbereich beschnitten werden.
Anders ist es bei einem Widerstand 46 von 50 Megohm. Wie man hier sieht, wird bei höheren Lichtströmen der Sättigungsstrom der Photozelle nicht mehr erreicht. Dadurch rücken auf Ider Skala 98 (Fig. 5) die grösseren Biendenzahlen wieder enger zusammen. Man kann dann ohne Beschneidung des Messbereiches die Empfindlichkeit des Anzeigegerätes optimal wählen, so dass alle Blendenzahlen mit hoher Genauigkeit abgelesen werden können. Durch geeignete Wahl des Widerstandes 46 kann man eine gleichmässige, fast lineare Skala erhalten.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Stromquelle 48, die in Fig. 3 schematisch als Akkumulator dargestellt ist. Als eigentliche Stromquelle dient ein Niederç, toltakkumulator 100. Durch eine Gegentaktschaltung 102 mit zwei Transistoren 104, 106 wird eine höhere Wechselspannung erzeugt, die mittels eines Graetz-Gleichrichters 108 gleichgerichtet und durch einen Kondensator 110 geglättet wird. Die Gegentaktschaltung ist an sich bekannt. Es sei angenommen, dass in einem bestimmten Augenblick der Transistor 106 leitend, Transistor 104 dagegen gesperrt sei. Dann fliesst ein Strom von der Stromquelle
100 iiber den Emitter 112 von Transistor 106, Kollektor 114, die untere Hälfte der Transformatorwicklung 116, Mittelanzapfung 118 zum Akkumu- lator 100.
Der Strom in der Wicklung 116 induziert eine Spannung in der zweiten Transformatorwicklung 120, der über die Leitung 122 den Transistor
106 sperrt und über Leitung 124 den Transistor 104 leitend macht (Rückkopplungswicklung). Der Wech selstrom in der Wicklung 116 induziert eine höhere Wechselspannung in tier Wicklung 126.
Durch die beschriebene Schaltung kann man kleine und leichte Akkumulatoren verwenden, die bequem in einem handlichen Gehäuse 10 untergebracht werden können.
Der Schalter 60 (Fig. 3) wird von dem Knopf 30 (Fig. 1) betätigt. Beim Niederdrücken des Knopfes 32 von Fig. 1 werden zwei Schalter 128, 130 vor und hinter dem Instrument 88 umgeschaltet und legen das Instrument 88 über einen Vorwiderstand 132 unmittelbar an die Stromquelle. Der Messbereichschalter 26 (Fig. 1) hat drei Schaltstellungen. Er btätigt die miteinander gekoppelten Schalter 52 und 134. In Stellung 1 ist Kondensator 56, in Stellung 2 und 3 Kondensator 54 eingeschaltet. In Stellung 1 und 2 ist über den Schalter 134 ein Shunt 136 parallel zum Instrument 88 geschaltet. In Stellung 3 ist der Shuntkreis unterbrochen. Knopf 24 (Fig. 1) betätigt den Abgriff des Potentiometers 94 von Fig. 3.
Mit dem Knopf 22 von Fig. 1 ist ein Schalter 138 in Fig. 3 verbunden, der in drei Schaltstellungen den Speisestromkreis schliesst, unterbricht oder tdie Strom quelle 48 über einen Gleichrichter 140 mit dem Netzstecker 28 (Fig. 1, 2 und 3) l verbindet.
Fig. 2 zeigt die räumliche Anordnung der Teile in dem Gehäuse 10. Das Gehäuse 10 ist durch gedruckte Schaltungen 142, 144 in drei Kammern unterteilt. Die obere 146 enthält die Photozelle 44, die Schalter 52 und 138 und Idie Röhren 64, 78 und 80. Die zweite Kammer 148 enthält das Speisespannungsteil mit dem Transformator 116, 120, 126 (Fig. 4), Gleichrichter 108, Glättungskondensatoren 110 und Transistoren 104, 106. Die untere Kammer 150 (Fig. 2) enthält das Instrumentenmesswerk 152 und Akkumulatoren 154, 156, 158. Der Akkumulator 158 liefert die Energie für die Röhrenheizung, während die Akkumulatoren 154 und 156 zusammen die Stromquelle 100 von Fig. 4 bilden.
Light meters for photographic use
The invention relates to an exposure meter for photographic purposes, in particular for measuring flash lighting. It is known for exposure meters to measure the time integral of a luminous flux falling on a photocell. However, known exposure meters of this type are relatively complicated and expensive.
The invention is based on the object of providing a light meter that! to create mentioned type, which is very robust and simple in its construction and forms a handy easy-to-carry device.
According to the invention, a capacitor is charged by the photocell current for this purpose and electronic means are provided for powerless measurement of the voltage drop across the capacitor. The capacitor voltage is a measure of the time integral of the photocell current and thus the luminous flux falling on the photocell. This voltage is then measured electronically without power, without the capacitor voltage being falsified by the measuring device. It is useful when the capacitor voltage is applied to the m control grid of an electrometer tube. An electrometer tube is understood to be a tube with an extremely high input resistance, e.g.
B. in the order of 10t2 ohms, which allows a practically powerless control. Then the anode voltage of the electrometer tube can be fed to a tube voltmeter.
With such a relatively simple circuit arrangement, it has been found that perfect exposure measurement solutions can be carried out and a device that can also be used in continuous operation is obtained.
Of course, it is important that the individual switching elements of the measuring circuit are correctly dimensioned. In a tried and tested embodiment, the arrangement was such that the grid leakage resistance of the electrometer tube is formed by the insulation resistance d of the capacitor and the capacitor is dimensioned so that the change in the capacitor voltage caused by the grid current of the electrometer tube is small compared to the voltage which the capacitor is charged by the photocell current. The capacitor had to be dimensioned in such a way that its insulation resistance had a time constant of at least several seconds.
The capacitor voltage should hold itself at least long enough that the reading of the measured value can take place at rest.
On the other hand, it is necessary that the capacitor is charged by the photocell currents at normal luminous flux values to a voltage that is large compared to the interference voltage level. So you can't make the capacitor arbitrarily large.
In order to obtain a sufficiently high voltage at the capacitor with a relatively large capacity Ides capacitor, it is known to make the charging voltage with which the capacitor is charged as large as possible for a given luminous flux. This charging voltage should be large compared to the voltage required to control the electrometer tube. This dimensioning allows the use of relatively large capacities. It is useful if the capacitor is connected to a working resistor which is connected in series with the photocell designed as a vacuum photocell and has such a high resistance that the photocell current no longer reaches the saturation value with the higher luminous fluxes of the measuring range I.
It does not matter if the saturation value of the photocell is no longer reached at higher luminous fluxes, because the greater part of the supply voltage at the working resistor drops. Because in this way one achieves an equalization of the scale calibrated in aperture values. Since the luminous flux increases with the square of the aperture ratio, in the case of a display proportional to the luminous flux, the aperture values crowd at one end of the measuring range, while at the other end of the measuring range they are far apart. The aforementioned design of the circuit results in a crowding of the large apertures (= large luminous fluxes) and can thereby increase the display sensitivity and thus the reading accuracy for the small apertures without having to cut the measuring range for the large apertures.
The arrangement can be made so that the capacitor is connected to the load resistor via a semi-conductor diode and is dimensioned such that the change in the capacitor voltage caused by the residual current in the semiconductor diode during the reading time of the light meter is small compared to the voltage at which the capacitor is set thereby the photocell current is charged. You can use a light meter according to the invention for pure flash measurement by triggering the flash in an otherwise darkened room.
However, it is more advantageous if the photocell is arranged in a light-tight manner behind a photographic shutter with adjustable exposure times and optionally a flash light synchronization contact. Then you can work with the device under any lighting conditions. The shutter is set to the time with which the exposure in the camera should take place. Any flash units are synchronized with the shutter and when the shutter is triggered, the photocell receives a light pulse that corresponds exactly to the one that will later enter the camera during the recording, regardless of whether you are working with daylight, artificial light, flash light or mixed light .
An embodiment of the invention is shown in the drawing and be described below:
Fig. 1 shows a perspective view of the device.
Fig. 2 shows a top view of the device with the cover removed.
Fig. 3 shows a circuit diagram of the light meter, and
Fig. 4 shows in detail as a circuit diagram the structure of the supply voltage source.
FIG. 5 shows a diagram with the current-voltage characteristics of the photocell at different luminous fluxes and the operating resistance and serves to explain the circuit according to FIG. 3.
An elongated, flat housing 10 (FIG. 2) carries an exposure tube 12 with a photographic shutter 14 on one end face. On the upper side, behind a window 16, is an instrument scale 18, over which the instrument pointer 20 plays. Above the instrument window 16 three knurled knobs 22, 24, 26 are arranged next to one another. The button 22 has three detent positions: ON, OFF and CHARGE. In the latter switch position, the device can be connected to the mains by means of a socket 28 (FIGS. 1 and 2) and an accumulator arranged as a power source in the device can be recharged. The button 24 is used to adjust the zero point. When the shutter 14 is closed, the button 24 is adjusted until the pointer 20 is at zero.
The button 26 is the range switch that locks in three positions. Three measuring ranges can thus be set, correspondingly, three divisions on the scale 18. Two push buttons 30, 32 are provided on the upper side of the exposure meter in the opposite, lower corners. The left button 30 is used to reset the display to zero after each measurement. It closes a switch which, in a manner to be described below, short-circuits and discharges the capacitor storing the measured value. The push button 32 is used to check the state of charge of the accumulators, which is of decisive importance for the accuracy of the measurement. When Ide button 32 is depressed, the accumulators are connected directly to Ida instrument via a series resistor.
The pointer 20 then shows the state of charge of the accumulators. If the pointer 20 is then to the right of its middle position, the state of charge of the accumulators is still sufficient; if it is to the left of the middle position, the accumulators must be recharged. A computing device 34 is provided between buttons 30 and 32. A disk 38 is rotatable in an outer ring 36. The outer ring 36 carries a scale corresponding to the scale values of the scale 18. The disk 38 has a scale calibrated in aperture values. The disk 38 has two windows 40, 42 diametrically opposite one another. It is set in such a way that the film speed used appears behind the windows 40, 42, namely behind window 40 in ASA values and behind window 42 in DIN values.
Then you can set the corresponding aperture for each display value on the counter scale on the disk 38. The exposure time is taken into account by setting the shutter 14.
In Fig. 3, 44 designates the photocell, which is acted upon by the luminous flux to be measured.
The photocell 44 is connected to a direct current source 48 with a working or external resistor 46.
The voltage drop across the resistor 46 charges a capacitor 54 via a semiconductor diode 50 and a switch 52. In a different position of the switch 52, the capacitor 56 is charged instead. With 58 the - dashed angel Ideuiete - denotes the insulation resistance Ides capacitor 54 or 56. The capacitor 54 or 56 can be bridged and discharged by means of a switch 60.
The capacitor voltage is applied to the control grid 62 of an electrometer tube 64 which, with an anode resistor 66 and a cathode resistor, is connected to the same voltage source 48 as the photocell 44. The insulation resistance of the capacitor 54 and 56 acts as the grid leakage resistor of the tube 64.
The anode 70 of the tube 64 is connected to a tube voltmeter, which is generally designated 72.
The tube voltmeter 72, which is known per se, contains a bridge with two resistors 74, 76 in one bridge branch each and two tubes 78, 80 in the other two bridge branches. The bridge 74-80 is connected to the voltage source 48 via a potentiometer 82.
The anode of the tube 64 is connected to the control grid 84 of the tube 78. The tap of the potentiometer 82 is connected to the control grid 86 of the tube 80.
The instrument 88 lies in the diagonal of the bridge 74, 76, 78, 80. Grids 90, 92 of the tubes 78, 80 are connected to one another via a potentiometer 94, the tap of which is connected to the positive terminal of the power source 48. By adjusting the potentiometer 94, the internal resistances of the tubes 78 and 80 can be changed and the bridge can be adjusted so that when the shutter 14 is closed, the instrument 88 shows zero.
When the photocell 44 is exposed, a voltage occurs on the capacitor 54, which becomes effective via the electrometer tube 64 on the grid 84 of the tube 78 and disturbs the balance of the bridge.
At the same time, the voltage at the tap of the potentiometer 82 changes in the opposite sense, which changes the resistance of the tube 80 in the opposite direction to that of the tube 78 and thus increases the sensitivity of the tube voltmeter 72 even more. The display of the instrument 88 is a measure of the voltage on the capacitor 54 and thus of the time integral of the luminous flux that has reached the photocell 44 during the opening period of the shutter 14.
In the practical implementation of the circuit, the switching elements were dimensioned roughly as follows: supply voltage at the power source 48 = 60 volts resistor 46 = 50 megohms capacitor 54 = 1 microfarad insulation resistance in the capacitor 54 = 10t20hm residual current of the diode 50 in reverse direction <0.05 Micro amp
Voltages in the order of magnitude of 4 volts are then obtained at the capacitor 54. These voltages are high against possible interference voltages.
The relatively large capacitance of 1 microfarad ensures that the grid currents and the residual current I through the diode 50 practically do not influence the voltage of the capacitor during the time required to read the instrument. However, in order to still obtain a sufficient voltage with this capacity, a relatively high charging voltage must be provided, which is achieved by the large working or external resistance 46 of the photocell 44 of 50 megohms. A special effect occurs with this high working resistance, which is to be explained with reference to the diagrams of FIG.
There, the photocell current J is shown in microamps for various luminous fluxes from 0.1 to 0.9 lumens as a function of the voltage U applied to the photocell in volts. If at a given luminous flux, z. B. 0.5 lumen, the voltage applied to the photocell increases, then the photocell current initially increases approximately linearly with the voltage but then more and more slowly, until it then changes to a saturation state in which a change in the applied voltage no longer has any influence on the photocell current. With a small increase in the luminous flux, the saturation currents increase, approximately proportionally with the luminous flux. The dependence of the photocell currents on the applied voltages results in similar saturation curves for all luminous currents.
60 volts is the supply voltage that is supplied by the voltage source 48. Starting from this point on the abscissa, two straight lines are drawn in, which represent the voltage characteristics of two working resistances 46, namely a working resistance of 10 megohms and a working resistance of 50 megohms. You can now see from the diagram what the respective photocell currents are and how the supply voltage of 60 volts is distributed between the photocell and the work resistor. For this purpose one looks for the point of intersection, e.g.
B. the 50 megohm straight line with the photocell characteristics corresponding to the respective luminous flux. The photocell current and the voltage applied to the photocell 44 can then be read off. The rest of the 60 volts drops across resistor 46. At 0.9 lumens of luminous flux and 50 megohms of working resistance, the photocell 44 drops about 7 volts at a photocell current of 1 microampere. 53 volts drop across resistor 44. With a luminous flux of 0.1 lumens, around 46 volts drop across the photocell and only 14 volts across resistor 44.
The voltage across the resistor 44 now forms the charging voltage for the capacitor 54. The voltage across the capacitor 54 and thus the time integral of the voltage drop across the resistor 44 is now displayed on the instrument 88. If one assumes a working resistance of 10 megohms, then, as FIG. 5 shows, the saturation state of the photocell 44 is still achieved for practically all of the luminous fluxes considered here. Since the saturation currents increase practically linearly with the luminous flux falling on the photocell, the voltage drop across the resistor 46 is proportional to the luminous flux in this case. However, the luminous flux is proportional to the square of the opening ratio.
On the other hand, it is the focal ratio that should be set on the camera.
A resistor 46 of 10 megohms would produce a f-number calibrated scale with a quadratic characteristic, as shown in FIG. 5 at 96. The large f-stops (small f-numbers) would be crowded together, while the large f-numbers move further and further apart. Since the small f-number should also be read off precisely, the display sensitivity must be increased accordingly, but the measuring range is cut off.
It is different with a resistance 46 of 50 megohms. As you can see here, the saturation current of the photocell is no longer reached at higher luminous fluxes. As a result, on the scale 98 (Fig. 5), the larger numbers of bends move closer together again. The sensitivity of the display device can then be optimally selected without clipping the measuring range, so that all f-stop numbers can be read with high accuracy. By a suitable choice of the resistor 46 one can obtain a uniform, almost linear scale.
FIG. 4 shows an embodiment of the current source 48, which is shown schematically in FIG. 3 as an accumulator. A low voltage accumulator 100 serves as the actual power source. A push-pull circuit 102 with two transistors 104, 106 generates a higher AC voltage, which is rectified by means of a Graetz rectifier 108 and smoothed by a capacitor 110. The push-pull circuit is known per se. It is assumed that at a certain moment the transistor 106 is conductive, whereas transistor 104 is blocked. Then a current flows from the power source
100 via emitter 112 of transistor 106, collector 114, the lower half of transformer winding 116, center tap 118 to accumulator 100.
The current in the winding 116 induces a voltage in the second transformer winding 120, which via the line 122 controls the transistor
106 blocks and makes transistor 104 conductive via line 124 (feedback winding). The alternating current in winding 116 induces a higher alternating voltage in winding 126.
The circuit described makes it possible to use small and light accumulators which can be conveniently accommodated in a handy housing 10.
The switch 60 (Fig. 3) is operated by the button 30 (Fig. 1). When the button 32 of FIG. 1 is depressed, two switches 128, 130 in front of and behind the instrument 88 are switched over and connect the instrument 88 directly to the power source via a series resistor 132. The measuring range switch 26 (FIG. 1) has three switch positions. He actuates the switches 52 and 134, which are coupled to one another. In position 1, capacitor 56 is switched on, in positions 2 and 3, capacitor 54 is switched on. In positions 1 and 2, a shunt 136 is connected in parallel to the instrument 88 via the switch 134. In position 3 the shunt circuit is interrupted. Button 24 (FIG. 1) actuates the tap of potentiometer 94 of FIG. 3.
A switch 138 in FIG. 3 is connected to the button 22 of FIG. 1, which closes, interrupts or tdie current source 48 via a rectifier 140 to the mains plug 28 (FIGS. 1, 2 and 3) in three switch positions connects.
Fig. 2 shows the spatial arrangement of the parts in the housing 10. The housing 10 is divided into three chambers by printed circuits 142, 144. The upper 146 contains the photocell 44, the switches 52 and 138 and the tubes 64, 78 and 80. The second chamber 148 contains the supply voltage part with the transformer 116, 120, 126 (Fig. 4), rectifier 108, smoothing capacitors 110 and transistors 104, 106. The lower chamber 150 (FIG. 2) contains the instrument measuring mechanism 152 and accumulators 154, 156, 158. The accumulator 158 supplies the energy for the tube heating, while the accumulators 154 and 156 together form the power source 100 of FIG .