DE2258218A1

DE2258218A1 - Anordnung zur lichtmessung fuer fotografische zwecke

Info

Publication number: DE2258218A1
Application number: DE19722258218
Authority: DE
Inventors: Saitama Kawagoe; Katsuhiko Miyata; Katsuhiko Nomura; Tadazumi Sakazaki; Naoyuki Uno; Fumio Urano; Koichiro Watanabe
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1971-12-01
Filing date: 1972-11-28
Publication date: 1973-06-14
Also published as: JPS4861142A; DE2258218B2; GB1418917A; JPS5320854B2; US3850530A; DE2258218C3

Description

PATENTANWÄLTE

HELMUTSCHROETER KLAUS LEHMANN

θ MÖNCHEN 25 · LI POWSKYSTR. 10

ASAHI KOGAKU KOGYO K.K. y-as-122

Wa 23. November 1972

Anordnung zur Lichtmessung für fotografische Zwecke

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lichtmessung für fotografische Zwecke mit fotoelektronischen Bauelementen mit schnellem opto-elektrischem Ansprechvermögen.

Die Lichtmessung zur Ermittlung der korrekten Belichtungswerte soll möglichst gleichzeitig mit der Filmbelichtung erfolgen, damit der Filmbelichtung diejenige Objekthelligkeit zugrundegelegt wird, die tatsächlich bei dem Öffnen des Kameraverschlusses herrscht. Nun wird bei einer einäugigen Spiegelreflexkamera, bei der das fotoelektronische Bauelement zur Messung der Objekthelligkeit im Sucherstrahlengang angeordnet ist, das auf die wirksame Oberfläche des fotoelektronischen Bauelements auftreffende Strahlenbündel während der Filmbelichtung unterbrochen. Deshalb muß in diesem Falle die Objekthelligkeit unmittelbar vor dem Öffnen des Verschlusses gemessen werden» Der Steuerung der Verschlußzeit muß daher das Ergebnis einer Lichtmessung bzw. ein aus dieser Lichtmessung abgeleiteter Lichtwert zugrundegelegt werden, die vorübergehend in geeigneten Speichermitteln gespeichert werden. Es können Belichtungsfehler auftreten, wenn der Belichtungssteuerung eine Lichtmessung zugrundeliegt, die vor dem Öffnen des Kameraverschlusses durchgeführt wird und wenn die Objekthelligkeit sich in der Zeitspanne zwischen der Lichtmessung und dem öffnen des Kameraverschlusses ändert. Deshalb sollte

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der Zeitpunkt der Lichtmessung so nahe wie möglich am Zeitpunkt der Verschlußöffnung liegen, damit sichergestellt 1st, daß die Objekthelligkeit bei der Lichtmessung wenigstens annähernd mit der während der Filmbelichtung herrschenden Objekthelligkeit übereinstimmt.

Es ist deshalb erforderlich, daß die Anordnungen zur Lichtmessung derart mit dem Kameramechanismus zusammenwirken, daß die Lichtmessung unmittelbar vor der Verschlußöffnung und zwar in der Zeitspanne zwischen der Betätigung des Auslöseknopfes und der Unterbrechung des zu dem fotoelektronischen Bauelement führenden Strahlengangs erfolgt. Das fotoelektrische Bauelement zur Umwandlung optischer Informationen in elektrische Signale sollte daher eine sehr kurze Ansprechzeit besitzen, da die Zelt, die für die Messung zur Verfügung steht, extrem kurz ist.

Auch für Belichtungsmesser, die nicht mit dem Kameramechanismus verbunden sind, sind fotoelektrische Bauelemente mit sehr kurzer Ansprechzeit erforderlich, wenn die Objekthelligkeit bei sehr kurzer Beleuchtungsdauer, etwa bei der Objektbeleuchtung durch Blitzlicht ermittelt werden soll.

Fotoelektronische Bauelemente, die diese Anforderungen erfüllen sind beispielsweise Selenzellen, Fotodioden, Solarzellen oder dergleichen.

Die Verwendung derartiger fotoelektronischer Bauelemente mit kurzer Ansprechzeit zur Messung des Augenblickswertes der Objekthelligkeit kann jedoch auch zu Fehlmessungen führen und zwar dann, wenn der zu fotografierende Gegenstand von einer Lichtquelle, beispielsweise einem Fluoreszenz-Leuchtkörper beleuchtet wird, die Flacker- oder Flimmererscheinungen aufweist, weil die Objekthelligkeit eines solchen mit einer flimmernden Lichtquelle beleuchteten Gegenstandes sich periodisch oder nicht periodisch ändert. Bei der Messung des

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Augenblickswertes der Objekthelligkeit können daher in Abhängigkeit vom Meßzeitpunkt beträchtliche Meßdifferenzen auftreten, die von dem Augenblickswert der sich ständig ändernden Objekthelligkeit bzw. vom momentanen Zustand der flimmernden Lichtquelle abhängen. Meßanordnungen mit fotoelektronischen Bauelementen kurzer Ansprechzeit sind aus diesem Grunde bei den genannten Beleuchtungsbedingungen praktisch nicht verwendbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Lichtmessung für fotografische Zwecke zu schaffen, die unabhängig von der Beleuchtungsart, also sowohl bei flimmernder Beleuchtung als auch bei stetiger Beleuchtung korrekte Meßergebnisse liefert.

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung mit fotoelektronischen Bauelementen mit kurzer opto-elektrischer Reaktionszeit, deren wirksame Oberfläche den von dem zu fotografierenden Gegenstand ausgehenden Objektstrahlen ausgesetzt ist und ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei Meßstromkreise vorgesehen sind, die je ein fotoelektronisches Bauelement in optisch äquivalenten Positionen beinhalten und deren elektrische Ausgangssignale bei nicht flimmerfreler Objektbeleuchtung (z.B. durch Neon-Leuchtkörper) neben einem Gleichanteil einen Wechselanteil enthalten und daß Schaltmittel vorgesehen sind, mittels derer die Wechselanteile der Ausgangssignale beider Meßstromkreise derart verknüpft werden, daß sie einander kompensieren.

Es ist offensichtlich, daß die unter diesen Umständen erhaltenden Meßergebnisse bei nicht flimmerfreier Beleuchtung vom Augenblickswert der Objekthelligkeit unabhängig sind.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist eine bevorzugte Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, daß die genannten / Schaltmittel einen Differenzverstärker sowie eine in den Ausgang eines der beiden Meßstromkreise eingefügte Siebschaltung

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(Hochpaß) umfassen, die nur den Wechselanteil von dessen Ausgangssignal durchläßt und daß der Ausgang dieser Siebschaltung und der Ausgang des anderen Meßstromkreises mit den Eingängen des Differenzverstärkers verbunden sind. Die Siebschaltung kann im einfachsten Fall aus einem Kondensator bestehen, der den von dem betreffenden Meßstromkreis abgegebenen Gleichstromanteil sperrt. Die beiden Wechselanteile werden in dem Differenzverstärker voneinander subtrahiert, so daß - unter der leicht einzuhaltenden Voraussetzung, daß ihre Amplituden übereinstimmen - an dem Ausgang des Differenzverstärkers nur der die wirksame durchschnittliche Objektheliigkeit kennzeichnende Gleichanteil erscheint.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung beinhalten die genannten Schaltmittel zur Verknüpfung der Ausgangssignale beider Meßstromkreise eine Uberlagerungsstufe sowie eine Phasenumkehrstufe, die mit dem Ausgang eines der beiden Meßstromkreise verbunden ist und die eine Phasenumkehr des Wechselanteils von dessen Ausgangssignal bewirkt, wobei der Ausgang dieser Phasenumkehrstufe und der Ausgang des anderen Meßstromkreises mit den Eingängen der Uberlagerungsstufe verbunden sind. Durch die Phasenumkehrstufe wird bewirkt, daß die Wechselanteile der elektrischen Ausgangssignale beider Meßstromkreise sich gegensinnig ändern, so daß sie bei der anschliessenden Überlagerung in der Uberlagerungsstufe einander eliminieren.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird die zur Kompensation erforderliche Übereinstimmung in den Amplituden der Wechselanteile beider Ausgangssignale dadurch bewerkstelligt, daß die Meßstromkreise je aus der Parallelschaltung eines fotoelektronischen Bauelements und eines veränderbaren Widerstandes bestehen.

Zur Erfüllung der Forderung, daß die beiden fotoelektronischen Bauelemente sich in optisch äquivalenten Positionen befinden, wird gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung vorge-

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schlagen, daß sie im Sucherstrahlengang einer einäugigen Spiegelreflexkamera zu beiden Seiten des Sucherokulars angeordnet sind, wobei ihre wirksame Oberfläche, dem Pentaprisma zur seitenrichtigen Wiedergabe des Sucherbildes zugewandt sind.

In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele dargestellt, anhand derer die Erfindung im Folgenden näher erläutert werden soll.

Fig. 1 zeigt schematisch den Sucherstrahlengang einer einäugigen Spiegelreflexkamera und die Anordnung der fotoelektronischen Bauelemente in einer für die Erfindung geeigneten Position.

Fig. 2a zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles der Erfindung, in

Fig. 2b sind wesentliche Bauelemente dieses Blockschaltbildes dargestellt-und

Fig. 2c zeigt den zeitlichen Verlauf der elektrischen Ausgangssignale an einzelnen Schaltungspunkten der in Fig. 2b dargestellten Schaltung.

Fig. 3a zeigt das Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, in

Fig. 3b ist wieder der zeitliche Verlauf der elektrischen Signale an den einzelnen Ausgängen der in Fig. 3a dargestellten Elemente zu ersehen.

In Fig. 1 ist schematisch ein Lichtmeßsystem mit Lichtmessung durch das Kameraobjektiv für eine einäugige Spiegelreflexkamera dargestellt. Die von dem zu fotografierenden

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Gegenstand ausgehenden Objektstrahlen treten durch das Objektiv 1 hindurch und werden durch den Sucherspiegel 2 auf die beispielsweise als Mattscheibe ausgebildete Fokussierebene 3 umgelenkt, wo sie zu dem Sucherbild zusammengesetzt werden. Das auf der Einstellscheibe 3 fokussierte Sucherbild wird durch ein Sucherokular 6, ein bildaufrichtendes Pentaprisma 5 und eine, Fresnel-Linse 4 betrachtet. Mit 7a und 7b sind fotoelektronische Bauelemente bezeichnet, die beidseitig der optischen Achse des Sucherokulars 6 so angeordnet sind, daß ihre wirksame Oberfläche der Lichtaustrittsfläche des genannten Pentaprismas 5 gegenüberliegt.

Fig. 2a zeigt als Blockschaltbild die wesentlichen Elemente zur Realisierung der Erfindung. Eine Siebschaltung F zur Sperrung des Gleichstromanteils ist mit einer Lichtmeßstufe Pp verbunden. Der Ausgang dieser Siebschaltung F sowie der Ausgang einer weiteren Lichtmeßstufe P-. sind so mit einem Differenzverstärker D verbunden, daß dessen Ausgangssignal wirksam stabilisiert wird. Fig. 2b zeigt eine Schaltung, die der Anordnung nach Fig. 2a entspricht. Zwei veränderbare Widerstände 8a und 8b dienen zur Einstellung der Empfindlichkeit und sind parallel zu den Ausgangsklemmen der Lichtmeßstufen P^ bzw. Pp angeordnet, welche die fotoelektronischen Bauelemente 7a bzw. 7b enthalten. Ein Kondensator 9 dient als Siebschaltung F. Der Differenzverstärker D der Fig. 2a wird durch einen Operationsverstärker 10 bekannter Bauart gebildet.

Fig. 2c veranschaulicht den zeitlichen Verlauf der Ausgangssignale der einzelnen Stufen von Fig. 2a. Dabei sind die einzelnen Kurven mit Bezeichnungen, z.B. Up^i versehen, deren Index der Bezeichnung der betreffenden Schaltstufe in Fig. 2a, z.B. P^, entspricht. Der Zeichnungsteil A in Fig. 2b veranschaulicht den zeitlichen Verlauf der Ausgangsspannungen U_pi und Up2 der Lichtmeßstufen P^ bzw. Pg. Der Zeichnungsteil B veranschaulicht den zeitlichen Verlauf der Ausgangsspannungen

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Up₁ und ü_p an der Lichtmeßstufe P₁ und der Siebschaltung S. Der Zeichnungsteil C schließlich stellt die Ausgangsspannung IT des Differenzverstärkers D dar.

In Fig. 3a ist das Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel enthält wieder Lichtmeßstufen P₁ und Pp. Es enthält ferner eine Phasenumkehrstufe PH, die mit dem Ausgang der Lichtmeßstufe Pg verbunden ist. In Fig. 3b ist wieder der zeitliche Verlauf an den Ausgängen der einzelnen Schaltungsstufen von Fig. 3a dargestellt. Und zwar zeigt der Zeichnungsteil A die Ausgangsspannungen U_p1 und U_p2 der beiden Lichtmeßstufen P₁ und P₂. Der Zeichnungsteil B der Fig. 3b zeigt in seinem oberen Teil wieder die Ausgangsspannung U_p1 der Lichtmeßstufe P₁ und in seinem unteren Teil die Spannung Up™ an dem Ausgang der Phasenumkehrstufe PH. Die Zeichnungsteile C und D von Fig. 3b veranschaulichen die Überlagerung der beiden in dem Zeichnungsteil B von Fig. 3b dargestellten Ausgangsspannungen· Man erkennt, daß die Wechselkomponenten der beiden Teilspannungen durch die additive Überlagerung einander kompensieren, so daß eine zeitunabhängige Ausgangs« spannung U entsteht.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung liefern die beiden fotoelektronischen Bauelemente 7a und 7b, die in optisch äquivalenten Positionen zu beiden Seiten des Sucherokulars 6 und gegenüber der Lichtaustrittsfläche des Pentaprismas angeordnet sind, einander äquivalente elektrische Signale, welche für die Objekthelligkeit kennzeichnend sind« Der Absolutwert dieser beiden elektrischen Signale Up₁ und Up₂ kann durch die beiden veränderbaren Widerstände 8a bzw. 8b, die in den Lichtmeßstufen P₁ bzw. P₂ angeordnet sind und die zur Einstellung der Empfindlichkeit dienen, verändert werden. In dem Zeichnungsteil A von Fig. 2c haben beispielsweise die beiden Ausgangsspannungen U_p1 und U_p2 unterschiedliches Spannungsniveau·

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Wenn der zu fotografierende Gegenstand von einer nicht flimnierfreien Lichtquelle beleuchtet wird, haben die Ausgangsspannungen an den Lichtmeßstufen P-. und P~ die in Fig. 2c A dargestellte Form. Dies ergibt sich daraus, daß die Ausgangsspannung Up₂ des fotoelektronischen Bauelementes 7b unter dem Einfluß des veränderbaren Widerstandes 8b niedriger eingestellt ist als die Ausgangsspannung des anderen fotoelektronischen Bauelements 7a. Die Ausgangsspannung Up₂ des fotoelektronischen Bauelements 7b wird dem Differenzverstärker D bzw. 10 zugeführt, ' nachdem ihre Gleichspannungskomponente durch den Kondensator 9 in der Siebschaltung F abgetrennt wurde. Der Wechselanteil Up hat dabei die in dem Zeichnungsteil B von Fig. 2c dargestellte Form. Die Ausgangsspannung des fotoelektronischen Bauelements 7a wird ebenfalls einem Eingang des Differenzverstärkers 10 zugeführt, so daß an dessen Ausgangsklemme eine zeitunabhängige Ausgangsspannung auftritt, die der Differenz der beiden in dem Zeichnungsteil B von Fig. 2c dargestellten Teilspannungen entspricht und die selbst in dem Zeichnungsteil C dargestellt ist.

Die Ausgangsspannung der Siebschaltung F ist immer ein Wechselstromsignal, das symmetrisch zur Zeitachse liegt, also keine Gleichspannungskomponente mehr enthält und dessen Periodendauer durch die Flimmerfrequenz der Lichtquelle gegeben ist. Die Ausgangs spannung Up,, der Lichtmeßstufe P* besteht aus der überlagerung einer Wechselspannungskomponente der genannten Frequenz und einem Gleichanteil, der der Objekthelligkeit des zu fotografierenden Gegenstandes entspricht. Die zeitunabhängige Ausgangsspannung des Differenzverstärkers D entspricht also einem Gleichspannungssignal, das die Objekthelligkeit kennzeichnet und das durch Eliminierung der Wechselanteile der beiden Ausgangsspannungen U_p1 und U_p2 erzielt wird.

Bei dem in Fig. 3a dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Ausgangssignal einer der beiden Lichtmeßstufen P₁ bzw. P₂

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einer Phasenumkehrstufe PH zugeführt, wodurch sich eine Phasenumkehr der betreffenden Wechselspannungskomponente ergibt, wie dies in dem Zeichnungsteil B von Fig. 3b angedeutet ist. Sodann werden die beiden Spannungen, deren Phasen gegensinnig verlaufen, einander überlagert. Hierdurch ergibt sich wieder eine Ausgangsspannung U . die zeitunabhängig ist und die ebenso wie die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers in Fig. 2a die Objekthelligkeit kennzeichnet, wobei der unerwünschte Einfluß der Flackererscheinungen der Lichtquelle wieder eliminiert sind.

Im Folgenden sei die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung bzw. des erfindungsgemäßen Meßverfahrens noch einmal zusammenfassend erläutert: Es sind zwei fotoelektronische Bauelemente vorgesehen, die an optisch äquivalenten Orten im Objektstrahlengang angeordnet sind und die gleichzeitig mit von dem ai fotografierenden Gegenstand ausgehenden Objektstrahlen beaufschlagt werden. Eine der beiden Ausgangsspannungen dieser fotoelektroniscnen Bauelemente wird derart verändert, daß ihre Wechselspannungskomponente, (die auf die von einer nicht flimmerfreien Lichtquelle verursachte wechselnde Objekthelligkeit zurückzuführen ist,) allein übertragen wird öder so, daß eine der beiden Ausgangsspannungen in ihrer Phasenlage umgekehrt wird. Die so entstehenden elektrischen Signale werden mit der jeweils anderen Ausgangsspannung additiv oder subtraktiv zusammengefaßt. Hierdurch entsteht eine Signalspannung, die die fotografisch wirksame Objekthelligkeit korrekt kennzeichnet, ohne daß das Meßergebnis durch die infolge der Verwendung fotoelektronischer Bauelemente mit kurzer Ansprechzeit bei Beleuchtung mit einer flimmernden Lichtquelle unvermeidlich vorhandenen Wechselspannungsanteile in unerwünschter Weise beeinträchtigt wird. Diese Ausgangssignalspannung kann sowohl als Eingangssignal für einen Belichtungsmesser oder aber als Eingangssignal für eine automatische Belichtungssteuerschaltung in einem elektrischen Kameraverschluß dienen.

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Claims

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Patentansprüche

Anordnung zur Lichtmessung für fotografische Zwecke mit fotoelektronischen Bauelementen mit kurzer optoelektrischer Reaktionszeit, deren wirksame Oberfläche den von dem zu fotografierenden Gegenstand ausgehenden Objektstrahlen ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Meßstromkreise (P₁ und P₂) vorgesehen sind, die je ein fotoelektronisches Bauelement (7a, 7b) in optisch äquivalenten Positionen (Fig. 1) beinhalten und deren elektrische Ausgangssignale (U_pi bzw. Up₂) bei nicht flimmerfreier Objektbeleuchtung (z.B. durch Neon-Leuchtkörper) neben einem Gleichanteil einen Wechselanteil enthalten und daß Schaltmittel (F, D bzw. PH) vorgesehen sind, mittels derer die Wechselanteile der Ausgangssignale (Up₁ und Up₂) beider Meßstromkreise (P₁, P₂) derart verknüpft werden, daß sie einander kompensieren.

2· Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die genannten Schaltmittel einen Differenzverstärker (D) sowie eine Siebschaltung (F) umfassen, die in den Ausgangskreis eines der beiden Meßstromkreise (P₂) eingefügt ist und die nur den Wechselanteil (Up) von dessen Ausgangssignal (U_p2) durchläßt und daß der Ausgang dieser Siebschaltung (F) und der Ausgang des anderen Meßstromkreises (P₁) mit den Eingängen des Differenzverstärker (D) verbunden sind.

3· Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Schaltmittel eine Überlagerungsstufe sowie eine Phasenumkehrstufe (PH) beinhalten, die mit dem Ausgang eines der beiden Meßstromkreise (P₂) verbunden ist und die eine Phasenumkehr des Wechselanteils von dessen Ausgangssignal (Up₂) bewirkt und daß der Ausgang dieser Phasenumkehrstufe (PH) und der

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Ausgang des anderen Meßstromkreises (P^) mit den Eingängen der Überlagerungsstufe verbunden sind.

Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Meßstromkreise (P₁ und P^) je aus einem fotoelektronischen Bauelement (7a bzw. 7b) und einem diesem parallel geschalteten veränderbaren Widerstand (8a bzw. 8b) bestehen.

Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden fotoelektronischen Bauelemente (7a, 7b) in dem Sucherstrahlengang einer einäugigen Spiegelreflexkamera zu beiden Seiten des Sucherokulars (6) angeordnet sind, wobei ihre wirksamen Oberflächen der Lichtaustrittsfläche des in dem Sucherstrahlengang vorgesehenen bildaufrichtenden Pentaprismas (5) zugekehrt sind.

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