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Regeleinrichtung für die Belichtung in Aufnahmekameras Die Erfindung
betrifft eine Regeleinrichtung für die Belichtung in Aufnahmekameras mit einem Photowiderstand
als Meßeinrichtung und einem Stellmotor, der in Abhängigkeit von der aus einer Gleichstromquelle
über den Photowiderstand fließenden Stromstärke die Objektivblende einstellt.
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Es ist bekannt, mit Hilfe eines lichtempfindlichen Gebers, z. B. eines
Photowiderstands, einen Strom so zu steuern, daß sich dessen Stärke dem auf den
Geber wirkenden Einfluß entsprechend verändert, und diesen Strom einem mit Richtkraft
versehenen Stellmotor zuzuleiten, so daß dessen bewegliches, gewöhnlich drehbares
Glied eine bestimmte, von der Stromstärke abhängige Auslenkung annimmt. Als Stellmotor
wird dafür z. B. ein Drehspulmeßwerk verwendet. Benutzt man dabei eine vom Geber
unabhängige Stromquelle, so ist der Ausschlag des Empfängers zusätzlich von deren
Spannung abhän-gig. Außerdem wird er von den Eigenschaften der die Richtkraft
hervorrufenden Feder beeinflußt, die sich mit der Zeit ändern können. Das macht
eine Nachprüfung des Instruments in gewissen Zeitabständen nötig.
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Es ist auch bekannt, die Ströme zweier Zweige eines Stromkreises der
Kreuzspule eines richtkraftlosen Meßinstruments zuzuleiten, deren Spulen sich in
einem Magnetfeld bewegen, das bei verschiedenen Drehwinkeln infolge sich verändernden
Luftspalts verschiedene Feldstärken hat. Je nach dem Verhältnis der Ströme in beiden
Spulen stellt sich ein Gleichgewicht bei einer bestimmten Drehlage ein, bei der
die Spulen in Gebieten unterschiedlicher Feldstärken verharren, deren Größen umgekehrt
proportional zur Stärke der Ströme sind. Das macht zwar das Instrument unabhängig
von der Charakteristik einer Rückführfeder, doch tritt an deren Stelle die Bemessung
des Luftspalts und der Verlauf des Magnetfelds, was ebenfalls Fehlerquellen in sich
birgt.
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Bei den beiden genannten Gerätearten kann also der Ausschlag des Stellmotors
vom Sollwert abweichen. Wird er zur Steuerung der Belichtung bei einer Film- oder
Photoaufnahme benutzt, so können sich auch dabei Fehler einstellen, deren Ursache
nur schwer festgestellt werden kann. Man ist gezwungen, alle Teile mit großer Präzision
und in engen Toleranzen liegenden Eigenschaften herzustellen, was die Einrichtung
verteuert.
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Es sind auch Einrichtungen bekannt, bei denen der Stellmotor ein Rückstellglied
mit einem Blendenorgan betätigt, welches die Menge des auf den lichtempfindlichen
Geber einwirkenden Lichtes im Sinne eines geschlossenen Regelkreises verändert.
Damit wird wohl eine echte Regelung erzielt, jedoch müssen auch hierbei die den
vorstehend beschriebenen, bekannten Gerätearten anhaftenden Nachteile in Kauf genommen
werden.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen zuverlässig
arbeitenden Blendenregler mit geschlossenem Regelkreis zu schaffen, dessen Teile
nur durchschnittliche Genauigkeit und Güte zu haben brauchen und der kein Nachjustieren
erforderlich macht.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Kombination der folgenden
Merkmale gelöst, daß der Stellmotor einen an sich bekannten, zwei Spulen tragenden,
drehbaren Rahmen hat, daß die beiden entgegengesetzt gewickelten Spulen in einem
Magnetfeld liegen ' das in allen Drehlagen an beiden Spulen dieselbe Feldstärke
aufweist, daß die Spulen in zwei parallelen Zweigen des Stromkreises liegen, von
denen einer auch den Photowiderstand enthält, und daß der Stellmotor ein Stellglied
mit einer Blende betätigt, welche die Menge des auf den Photowiderstand einwirkenden
Lichtes verändert.
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Eine so ausgebildete Einrichtung löst die gestellte Aufgabe in verblüffend
einfacher Weise, was insbesondere deshalb wichtig ist, weil Kameras in der Regel
Massenerzeugnisse sind, die möglichst billig sein sollen, von denen aber trotzdem
erwartet wird, daß sie ständig und unter den unterschiedlichsten Betriebsbedingungen
zuverlässig arbeiten.
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Mit den als bekannt beschriebenen Stellmotoren könnte dieses durch
die Erfindung angestrebte und erreichte Ziel nicht erreicht werden. Vielmehr müßten
alle vorstehend beschriebenen, durch den Erfindungsgegenstand aber vermiedenen Nachteile,
wie z. B. notwendige Nachprüfung des Instruments in gewissen
Zeitabständen,
schwer feststellbare Fehlerquellen, aufwendige und deshalb teure Herstellung, in
Kauf genommen werden.
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Beim Erfindungsgegenstand ist der Ausschlag des Stellmotors von jeder
Richtkraft und auch von der Ausbildung des Magnetfelds unabhängig, da es an beiden
Spulen stets die gleiche Größe hat. Das bewegliche Glied des Stellmotors findet
seine Ruhelage erst, wenn das auf den Photowiderstand einwirkende Stellglied (die
Blende) seine Sollstellung erreicht hat. Damit wird sichergestellt, daß die Blende
die dem auf den Photowiderstand wirkenden Einfluß entsprechende richtige Lage einnimmt.
Der auf den Photowiderstand einwirkende Lichtanteil wird auf diese Weise durch das
bewegliche Glied des Stellmotors stets auf einen gleichen, durch die Bemessung der
Einrichtung bestimmten Grundwert zurückgeregelt. Die Einrichtung ist daher unabhängig
von der Charakteristik des Photowiderstandes, d. h. von dem Zusammenhang
zwischen dem auf diesen wirkenden Einfluß der auffallenden Lichtmenge und der Änderung
von dessen Widerstand. Ferner ist die Einrichtung völlig unabhängig von der Spannung
der Stromquelle; wenn auch die Schnelligkeit des Ansprechens geringer werden kann,
sobald die wirkende Energie kleiner ist, so wird doch stets der richtige Ausschlag
erreicht.
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Das ist besonders vorteilhaft beim Verwenden der Einrichtung in einer
Aufnahmekamera, bei der als Energiequelle nur eine Batterie zur Verfügung steht,
deren Spannung sich im Verlauf der Zeit ändern kann. Insbesondere kann die Energie
für die Einrichtung auch von einer Batterie abgeleitet werden, welche den Motor
der Kamera antreibt und deren Spannung von dessen Betriebszustand beeinflußt wird.
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Weiter kommt es bei der vom Stellmotor gesteuerten Objektivblende
der Kamera nicht auf den genauen Zusammenhang zwischen Drehwinkel und freiem Blendenquerschnitt
an, da die Blende erst zur Ruhe kommt, wenn der festgelegte Grundwert der Lichtinenge
auf den hinter der Blende angebrachten Photowiderstand fällt. Somit kann jegliche
Nachjustierung der Einrichtung entfallen, was deshalb besonders wichtig ist, weil
Kameras in die Hände eines weit verstreuten Kundenkreises gegeben werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung wiedergegeben.
Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Kamera mit einer Belichtungsregeleinrichtung
nach der Erfindung in einer ersten Ausführungsform, F i g. 2 eine Teilansicht
nach 11-II der F i g. 1,
F i g. 3 eine Ansicht zum Teil im Schnitt
des in F i g. 1 und 2 verwendeten Stellmotors, F i g. 4 ein
Schaltbild der Einrichtung, F i g. 5 einen vereinfachten Schnitt durch eine
zweite Ausführungsforrn, F i g. 6 eine Teilansicht dazu.
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In einer Kamera 1, die in F i g. 1 durch ihren Umriß
wiedergegeben ist, befindet sich ein Aufnahmeobjektiv 2. Hinter diesem liegtein
Filmfenster 3. Auf dessen Rückseite wird in bekannter Weise ein Film 4 schrittweise
vorbeibewegt. Zwischen das Filmfenster und das Objektiv ragt eine Umlaufblende
5, die auf einer Welle 6 sitzt und eine kegelige, verspiegelte Fläche
7 hat.
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Vor dem Objektiv 2 liegt ein Prisma 8, das eine unter 45' zur
optischen Achse geneigte teildurchlässige Spiegelfläche 9 hat. Vor diesem
Prisma ist ein Vorsatz 10 mit veränderlicher Brennweite angebracht.
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Ein Teil der durch den Vorsatz einfallenden Lichtstrahlen wird von
der Spiegelfläche 9 nach oben reflektiert und gelangt durch Teile
11, 12 eines Sucherobjektivs und über ein Umlenkprisma 13 zu einem
Sucherokular 14.
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Der Hauptteil des Lichts geht durch die Spiegelfläche 9 hindurch
zum Objektiv 2. In seinem Weg liegt eine feste Objektivblende 15, die, wie
in F i g. 2 zu sehen, einen im wesentlichen kreisförmigen Ausschnitt hat,
der durch zwei seitlich zum Mittelpunkt hin gerichtete Keile 16 eingeengt
wird. Zwischen dieser festen Blende und dem Prisma 8 liegt ein beweglicher
Blendenflügel 17 der Objektivblende, der mit einem etwa tropfenförmigen Ausschnitt
18 versehen ist. Der Flügel ist mit einem Rahmen 19 eines als Empfänger
dienenden Meßwerks 20 fest verbunden und mit diesem um eine Achse 21 (F i
g. 3) leicht drehbar. Der Rahmen 19 trägt zwei Spulen 22,23,
die
übereinandergewickelt sind. An Stelle dieser der Deutlichkeit halber gezeichneten
Lage können sie auch gemeinsam auf den Rahmen gewickelt sein. Innerhalb des Rahmens
liegt ein kräftiger, in Form eines Kreiszylinders ausgebildeter Magnet 24. Außerhalb
der Bewegungsbahn des Rahmens 19 liegt parallel zur Mantelfläche dieses Magneten
ein Hohlzylinder 25 aus Eisen. Zwischen diesem und dem Magneten besteht also
ein Luftspalt 26, in dem magnetische Kraftlinien 27 des Magnetfelds
verlaufen. In diesem Luftspalt bewegen sich die parallelen Schenkel des Rahmens
19 mit den entsprechenden Teilen der Spulen 22 und 23, wenn sich der
Rahmen 19 dreht. Beide Spulen sind daher stets unter dem Einfluß der gleichen
Feldstärke des Magnetfelds, auch wenn sie an Stellen kommen, wo diese Feldstärke
kleiner ist als an der gezeichneten Stelle.
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Durch das Objektiv 2 kommendes Licht, das auf Teile der Umlaufblende
5 trifft, welche das Filmfenster 3 verdecken und verspiegelt sind,
wird nach unten reflektiert. Dort fällt es auf einen Photowiderstand 30.
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Durch diese Anordnung ist sichergestellt, daß die auf den Photowiderstand
30 fallende Lichtmenge stets genau derjenigen entspricht, die durch das
Ob-
jektiv 2 kommt und, wenn die Blende 5 das Filmfenster
3 freigibt, auch auf den Film 4 fällt. Der Vorsatz 10 kann dabei auf
beliebig verschiedene Brennweiten eingestellt, abgenommen und auch durch andere
Vorsätze ersetzt werden.
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Auch im Sucherokular 14 erscheint stets genau das vom Aufnahmeobjektiv
der Kamera erfaßte Bild.
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Die Spulen 22 und 23 sind je in einen der parallelen Zweige
31, 32 eines Stromkreises eingefügt (F i g. 4), der von einer Batterie
33 gespeist ist. Die Batterie ist ebenfalls in der Kamera 1 untergebracht.
Von ihr führen Leitungen 34 und 35 zu Abzweigpunkten 36 und
37, zwischen denen die Leitungszweige 31 und 32 verlaufen.
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In dem Leitungszweig 32 liegt außer der Spule 23
der
Photowiderstand 30. In dem Leitungszweig 31
liegen hinter der Spule
22 ein Abgleichwiderstand 38
und einstellbare Widerstände 39, 40, 41.
Deren Größe kann von Hand verändert werden, und zwar bei Widerstand 39 abhängig
von der an der Kamera eingestellten Bildwechselzahl, bei Widerstand 40 abhängig
von der Empfindlichkeit des benutzten Films, bei
dem Widerstand
41 abhängig von Berichtigungsfaktoren vor das Aufnahmeobjekt gesetzter Filter. Die
betreffenden Widerstände können mit den Betätigungsgliedern für die Bildwechselzahl
und den Filterwechsel selbsttätig gekuppelt sein.
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Hinter die Widerstände ist ein weiterer Widerstand 42 geschaltet,
der mit Hilfe eines Schalters 43 überbrückt werden kann. Bei stehender Kamera fällt
dauernd von der Umlaufblende 5 reflektiertes Licht auf die Photozelle, während
bei laufender Kamera nur so lange Licht zurückgeworfen wird, als das Filmfenster
3 nicht freigegeben ist. Dieser Unterschied in der Belichtung des Photowiderstands
30, der auf die Regeleinrichtung ohne Einfluß bleiben soll, wird dadurch
ausgeglichen, daß der Schalter 43 bei stehender Kamera geschlossen, bei ausgelöster
Kamera offen ist.
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Parallel zu der Spule 22 liegt ein Abgleichwiderstand 44. Er wird
so bemessen, daß sich bei gleichen Strömen in den Leitungszweigen 31 und
32 die auf die Spulen 22 und 23 einwirkenden Kräfte des Magnetfelds
aufheben und der Rahmen sich nicht bewegt.
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Der Abgleichwiderstand 38 wird so bemessen, daß bei einer bestimmten
Einstellung der Widerstände 39,40,41 und einer bestimmten, in die Kamera einfallenden
Lichtmenge der Rahmen 19 mit dem Blendenflügel 17 die richtige Lage
einnimmt, d. h. die für eine richtige Belichtung des Films erforderliche
Lichtmenge durch die Objektivblende treten läßt. In dieser Stellung müssen die Ströme
in den Leitungszweigen 31 und 32 gleich groß sein.
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Nach dieser Einstellung ist die Einrichtung betriebsbereit. Ist die
auftreffende Lichtmenge größer als im vorstehend genannten Fall, so fällt mehr Licht
auf den Photowiderstand 30, und dessen Widerstand nimmt ab. Die Stromstärke
im Leitungszweig 32
steigt daher, und die auf die Spule 23 einwirkende
Kraft überwiegt. Der Rahmen 19 verdreht sich so lange, bis der Blendenflügel
17 die einfallende Lichtmenge so begrenzt hat, daß auf den Photowiderstand
wieder die Lichtmenge der ursprünglichen Einstellung fällt und die Ströme in den
Zweigen 31 und 32 wieder gleich sind. Damit ist die auf die Umlaufblende
5
bzw. das Filmfenster 3 fallende Lichtmenge wieder auf den zum Belichten
des Films 4 notwendigen Betrag begrenzt. Wird die in die Kamera einfallende Lichtmenge
geringer als im anfänglich geschilderten Fall, so sind die Vorgänge umgekehrt. Der
Photowiderstand 30 enthält weniger Licht, sein Widerstand steigt, und die
Stromstärke in der Spule 23
nimmt ab. Daher überwiegt die auf die Spule 22
einwirkende Kraft, und der Rahmen 19 dreht sich entgegengesetzt, bis der
Blendenflügel 17 das Aufnahmeobjektiv weit genug freigegeben hat. Ist die
für eine Aufnahme notwendige Einstellung erreicht, so fällt auf den Photowiderstand
dieselbe Lichtmenge wie im erstgenannten Fall, und die Stromstärken in den Zweigen
31 und 32 sind gleich, das Meßwerk bleibt in der erreichten Stellung
stehen. Der Rahmen 19 ist im Drehsinn von keinen sonstigen Kräften beeinflußt.
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Diese Vorgänge spielen sich unabhängig davon ab, wie das Magnetfeld
längs des Spalts 26 verteilt ist. Wenn es, z. B. im Hinblick auf mit dem
Rahmen 19
verbundene Einstellgetriebe, zweckmäßig ist, in einem bestimmten
Drehbereich besonders große Verstellkräfte zur Verfügung zu haben, kann das Magnetfeld
in diesem Gebiet stärker als in den anderen ausgeführt werden. Das beeinflußt aber
lediglich die Größe der Verstellkraft, nicht die sich einstellende Ruhelage des
Rahmens 19.
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Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel einer Kamera nach den F i
g. 5 und 6 sind, wie in F i g. 1, das Objektiv 2, das Bildfenster
3, eine nun nicht verspiegelte Umlaufblende F' und der Photowiderstand
30
verwendet. Letzterer liegt aber so, daß seine optische Achse parallel zu
der des Objektivs 2 verläuft. Ihm vorgeschaltet ist eine Hilfsblende 48, die eine
im wesentlichen kreisrunde öffnung mit diese in waagerechter Richtung einengenden
Keilen 49 darstellt. Vor der Hilfsblende liegt eine Hilfslinse 50, welche
das Gesichtsfeld des Photowiderstands dem des Ob-
jektivs 2 anpaßt. Es ist
nicht daran gedacht, zu dem Objektiv 2 Vorsätze zu verwenden, die sein Gesichtsfeld
wesentlich ändern.
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Mit dem Rahmen 19 des Meßwerks 20 ist ein zweiseitiger Blendenflügel
51 verbunden. An einem Ende seines Armes 52 sitzt ein vor der festen
Blende 15
des Objektivs 2 liegender Flügel 53, am anderen Ende des
Armes ein mit der Hilfsblende 48 zusammenwirkender Hilfsblendenflügel 54. Die Flügel
haben etwa tropfenfönnige öffnungen 55, 56, mit denen sie
je nach der Stellung des Doppelflügels 51
die Einblicke des Objektivs
2 und des Photowiderstands gleichzeitig mehr oder weniger freigeben.
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Die Schaltung des zum Meßwerk und zum Photowiderstand gehörenden Stromkreises
ist dieselbe wie in F i g. 4, die Wirkungsweise der Regeleinrichtung wie
zu F i g. 1 beschrieben.
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Die Objektivblende kann auch auf andere Weise ausgebildet sein und
z. B. zwei oder mehr Blendenflügel enthalten, die über entsprechende Zwischenglieder
oder unmittelbar miteinander gekuppelt von dem Rahmen 19 bewegt werden. Die
Einrichtung kann auch dazu dienen, nach dem willkürlichen Einstellen einer Blende,
das beispielsweise einen der Widerstände 39 bis 41 beeinflußt, die Belichtungszeit
des Photoapparates einzuregeln. Dabei wäre dem Photowiderstand eine eigene, vom
Meßwerk zugleich mit der Verschlußeinstellung betätigte Blende vorzuschalten.