DE2329478C3 - Circuit arrangement for measuring light, in particular for measuring the brightness of objects for photographic devices - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Lichtmessung, insbesondere /ur Messung der Ohjekthelligkeit für pholographischc Gerate, mit einem photoelektronischen Bauelement mit Sperrschicht-Photoeffekt (■/.. B. einer Photodiode), das mit einem Logarithmierglied eine Reihenschaltung bildet, in der es in Sperrichtung gtpolt ist.The invention relates to a circuit arrangement for light measurement, in particular / ur measurement of Ohjekthelligkeit for pholographischc devices, with a photoelectronic component with barrier photoeffect (■ / .. B. a photodiode), which forms a series circuit with a logarithmic element in which it is in the reverse direction gtpolt is.

Photoelektronische Bauelemente mit Sperrschicht-Photoeffekt sind lichtempfindliche Elemente, die wenigstens einen pn-übergang aufweisen. Die bekanntesten Bauelemente dieser Art sind Photoelemcnte und Photodioden, die in großem Umfang inPhotoelectronic components with barrier photoeffect are light-sensitive elements, which have at least one pn junction. The best-known components of this type are photo elements and photodiodes that are widely used in

ίο elektronisch gesteuerten Kameraverschlüssen, in Kameras mit eingebautem Belichtungsmesser sowie in Handbelichtungsmessern verwendet werden.ίο electronically controlled camera shutters, in cameras with built-in exposure meters as well as in hand exposure meters.

Üblicherweise werden in Schattungsanordnungcn zur Licht messung die photoelektronischen Bauele-Usually in shade arrangements photoelectronic components for light measurement

mente - im folgenden werden diese einfach als Photodiode n bezeichnet - in Sperrichtung betrieben. Sie liefern dann einen Ausgangsstrom. der der Beleuchtungsstarke auf ihrer wirksamen Oberflache proportional ist. Die Anordnung kann in diesem Falle als sogenannte Konstantstromquelle, d.h. als belastungsunabhängige Stromquelle behandelt werden, deren Ausgangsstrom nur von der Beleuchtungsstärke auf der wirksamen Oberfläche der Photodiode abhängt. Wenn die Beleuchtungsstärke jedoch sehr starkments - in the following these are simply called photodiode n denotes - operated in reverse direction. They then provide an output current. that of the illuminator is proportional to its effective surface. The arrangement can in this case as so-called constant current source, i.e. treated as a load-independent current source, whose output current depends only on the illuminance on the effective surface of the photodiode. However, if the illuminance is very strong

absinkt (z.B. auf einen Wert von 0,01 Ix), kann der Einfluß des sogenannten Dunkelstroms nicht mehr vernachlässigt werden, so daß der Ausgangsstrom in diesem Bereich der auf der wirksamen Oberfläche herrschenden Beleuchtungsstärke nicht mehr proportional ist. Die Hauptursachen dieses Dunkelstroms sind der Sältigungs-Sperrstrom einer pn-Sperrschicht, der Widerstand des Halbleitermalerials (z. B. des Siliziums) und der Oberflächen-Kriechstrom.drops (e.g. to a value of 0.01 Ix), the influence of the so-called dark current can no longer be can be neglected, so that the output current in this area is on the effective surface the prevailing illuminance is no longer proportional. The main causes of this dark current are the blocking current of a pn junction, the resistance of the semiconductor material (e.g. silicon) and the surface leakage current.

Die wirksamste Methode /ur Eliminierung dieses Dunkelstroms besteht bekanntlich darin, daß die Photodiode im Kur/schlußbetrieb verwendet wird. In der Praxis sind hierzu jedoch sehr umfangreiche Kopplungsschaltmittel zwischen der Photodiode und den mit ihr verbundenen elektronischen Schaltkreisen erforderlich. The most effective method / ur elimination of this dark current is known to be that the photodiode is used in the course / closing operation. In practice, however, this requires very extensive coupling switching means required between the photodiode and the electronic circuits connected to it.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die den Einfluß des Dunkelstroms auf die Genauigkeit der Lichtmessung auf ein vernachlässigbar kleines Maß reduziert und die sich durch besondere Einfachheit auszeichnet. Ausgehend von einer Schaltungsanordnung zur Lichtmessung mit einem photoelektronischcn Bauelement mit Sperrschicht-Photoeffekt, das mit einem Logarithmierglied in Reihe geschaltet ist, wird diese Auf-The invention is based on the object of specifying a circuit arrangement which has the influence of the Dark current is reduced to a negligibly small level on the accuracy of the light measurement and which is characterized by its particular simplicity. Based on a circuit arrangement for light measurement with a photoelectronic component with barrier layer photoelectric effect, which with a logarithmic term is connected in series, this up-

ftu gäbe dadurch gelöst, daß diese Reihenschaltung von der Ausgangsspannung einer Impedanzwandlerschaltung gespeist ist, deren Eingang an ilen Verbindungspunkt zwischen den Elementen der Reihenschaltung angeschlossen ist und daß die Arbeitspunkte der Impedanzwaiullerschaltung so eingestellt sind, daß ihre Eingangs- und Ausgangsspannung nahezu gleich sind.ftu would be achieved in that this series circuit is fed by the output voltage of an impedance converter circuit, the input of which is connected to a connection point between the elements of the series circuit and that the operating points of the impedance switch circuit are set so that their input and output voltages are almost the same.

Mil der erfindungsgemäßen SchaltungsanordnungMil the circuit arrangement according to the invention

erhält man einen Strom, der innerhalb eines sehr gro-one obtains a current that is within a very large

lien Variationsbereiches der Beleuchtungsstärke, der sich beispielsweise über fünf Zehnerpotenzen erstreckt, wie dies bei Lichtmeßeinrichtungen für pholographische Zwecke gefordert wird, der Beleuchtungsstärke proportional ist.lien variation range of the illuminance, the extends, for example, over five powers of ten, as is the case with light measuring devices for pholographic ones Purposes is required, the illuminance is proportional.

Das mit dem photoelektronischen Bauelement in Reihe geschaltete Logarithmierglied is· gemäß einer Weiterbildung der Erfindung von einem Transistor gebildet, der in einem Bereich seines Kcnnlinienfeldes betrieben ist, in dem der Kollektorstrom eine Exponentialfunktion der Basis-Emitter-Spannung darstellt und dessen Emitter über einen Impedanzwandler mit hochohmigem Eingang zur Basis rückgekoppelt ist. In diesem Falle bildet der genannte, der Beleuchtungsstarke proportionale Strom den Kollektorstrom des Transistors. Wegen der Dioden-Charakteristik, 6. h. der logarithmischen Strom-Spannungsabhängigkeit der Basis-Emitter-Strecke des Transistors und infolge der erwähnten Rückkopplung ist die Basisspannung dem Logarithmus des Kollektorstroms proportional, der seinerseits mil dem die Photodiode durchfließenden Strom identisch ist. Damit stellt die Hasisspannung ein elektrisches Signal dar, das dem Logarithmus der Objekthelligkeit proportional ist und kann in besonders einfacher Weise zur Steuerung einer elektronischen Kameraverschluß-Schaltung verwendet werden.According to a further development of the invention, the logarithmic element connected in series with the photoelectronic component is formed by a transistor which is operated in a region of its line field in which the collector current represents an exponential function of the base-emitter voltage and its emitter via an impedance converter high-impedance input is fed back to the base. In this case the mentioned current, which is proportional to the illuminance, forms the collector current of the transistor. Because of the diode characteristics, 6. h. the logarithmic current-voltage dependence of the base-emitter path of the transistor and as a result of the feedback mentioned, the base voltage is proportional to the logarithm of the collector current, which in turn is identical to the current flowing through the photodiode. The hash voltage thus represents an electrical signal which is proportional to the logarithm of the object brightness and can be used in a particularly simple manner to control an electronic camera shutter circuit.

Im folgenden sei die Erfindung an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele naher beschrieben:In the following, the invention is closer to the embodiments shown in the drawing described:

Fig. 1 zeigt eine Schaltung, an Hand deren die Lichtmessung mittels einer in Sperrichtung vorgespannten Photodiode erläutert werden soll;Fig. 1 shows a circuit on the basis of which the light measurement by means of a biased in the reverse direction Photodiode to be explained;

Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Lichtmessung gemäß der Erfindung;2 shows a circuit arrangement for measuring light according to the invention;

Fig. 3 zeigi ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, undFig. 3 shows a further embodiment of the Circuit arrangement according to the invention, and

Fig. 4 zeigt eine elektronisch gesteuerte Kameraverschluß-Schaltung, bei der die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Lichtmessung Verwendung findet.Fig. 4 shows an electronically controlled camera shutter circuit, in which the circuit arrangement according to the invention is used for light measurement.

Fig. 1 dient zur Erläuterung der Lichtmessung mittels einer in Sperrichtung vorgespannten Photodiode und der Gewinnung eines dem Logarithmus des Photostroms proportionalen Ausgangssignals. Ein Transistor Q_x dient zur L. igarithmierung des Photostroms. Der Kollektor des 1 ansistors O₁ ist mit einer Photodiode PD verbunder» J?e derart gepolt ist, daß sie durch die Spannung der Speisequelle E_n in Sperrichtung beansprucht wird. Die Basisxles Transistors Q, ist über einen einen Impedanzwandler K enthakenden Rückkopplungszweig mit seinem Kollektor verbunden, so daß die Basisspannung automatisch eingestellt wird. Der Impedanzwandler Q besteht beispielsweise aus einem als Source-Folger geschalteten Feldeffekttranistor, der einen hinreichend hohen Eingangswiderstand hat.1 serves to explain the light measurement by means of a photodiode biased in the reverse direction and the generation of an output signal proportional to the logarithm of the photocurrent. A transistor Q _x is used to igarithmize the photocurrent. The collector of 1 ansistors O ₁ is provided with a photodiode PD verbunder "J? E is poled such that it _n by the voltage of the power source E is claimed in reverse. The base xles transistor Q is connected to its collector via a feedback branch containing an impedance converter K , so that the base voltage is set automatically. The impedance converter Q consists, for example, of a field effect transistor connected as a source follower, which has a sufficiently high input resistance.

Wenn das von dem Aufnahmegegenstand reflektierte Licht auf die wirksame Oberfläche der Photodiode PD auftrifft, wirkt diese als Konstantstromquelle, d. h., der von ihr gelieferte Strom /„ ist weitgehend belastungsunabhängig und wird nur von der auf der wirksamen Oberfläche der Photodiode herrschenden Beleuchtungsstärke bestimmt. Der Kollektorstrom Z₁. des Transistors Q_x, der seinen Arbeitspunkt selbsttätig über den erwähnten Impedanzwandler K einstellt, ist dem genannten Strom /„ gleich. Infolge der Diodcn-Charakterstik der Basis-Emitter-Strecke des Transistors Q_x ist die Basis-Emitter-Spannung V₁₁ dem Logarithmus des Kollektorstroms /„ gleich. Infolge der Dioden-Charakteristik der Basis-Emitter-Strecke des Transistors Q₁ ist die Basis-Emitter-Spannung V_B dem Logarithmus des Kollektorstroms /₍ proportional. Es versteht sich von selbst, daß als Logarithmierglied an Stelle einer derartigen Transistorschaltung auch ein anderes Element mit logarithmischer Kennlinie, z. B. eine Diode, verwen-When the light reflected by the object hits the effective surface of the photodiode PD , it acts as a constant current source, ie the current it supplies is largely independent of the load and is only determined by the illuminance on the effective surface of the photodiode. The collector current Z ₁ . of the transistor Q _x , which automatically adjusts its operating point via the impedance converter K mentioned, is equal to the current / “mentioned. As a result of the diode characteristics of the base-emitter path of the transistor Q _x , the base-emitter voltage V _{11 is} equal to the logarithm of the collector current. As a result of the diode characteristic of the base-emitter path of the transistor Q ₁ , the base-emitter voltage V _{B is} proportional to the logarithm of the collector current / ₍ . It goes without saying that a logarithmic element instead of such a transistor circuit is also another element with a logarithmic characteristic, e.g. a diode, use

jo det werden kann. Im folgenden wird jedoch stets vorausgesetzt, daß ein Transistor Q_x als Logarithmierglied dient.jo det can be. In the following, however, it is always assumed that a transistor Q _x serves as a logarithmic element.

Unter der Voraussetzung, daß der genannte Strom /„ und damit der Kollektorstrom /_c ein PhotostromUnder the prerequisite that the mentioned current / „and thus the collector current / _{c is} a photocurrent

«5 i_p ist, der der auf der wirksamen Oberfläche des photoelektronischen Bauelements herrschenden Beleuchtungsstärke proportional ist, ferner unter der Voraussetzung, daß das Logarithmierglied so eingestellt ist, daß das Ausgangssignal dem Logarithmus zur Basis 2 entspricht, nimmt die erwähnte Basis-Emitter-Spannung V_g einen Wert an, der dem sogenannten »APEX«-Wert für die Objekthelligkeit proportional ist. Die »APEX«-Werte der photographischen Parameter sind bekanntlich dem Logarithmus ihrer tatsächlichen Werte direkt bzw. umgekehrt proportional. Sie erleichtern die automatische Bestimmung der Belichtungszeit, weil mit ihrer Hilfe aus der multiplikativen Verknüpfung der Belichtungsparameter eine additive Verknüpfung der ihren Maßzahlen entsprechenden elektrischen Signale wird. Da zwischen der Beleuchtungsstärke auf der wirksamen Oberfläche der Photodiode PD und dem Fotostrom i_p sowie zwischen der Beleuchtungsstärke auf der wirksamen Oberfläche der Photodiode PD und der Objekthelligkeit B Proportionalität besteht, ist es also möglich, eine Spannung V_B zu gewinnen, die dem Wert log₂ß proportional ist.«5 i _p , which is proportional to the illuminance prevailing on the effective surface of the photoelectronic component, further provided that the logarithmic element is set so that the output signal corresponds to the logarithm to base 2, the base-emitter voltage mentioned takes place V _g indicates a value that is proportional to the so-called "APEX" value for the object brightness. The "APEX" values of the photographic parameters are known to be directly or inversely proportional to the logarithm of their actual values. They facilitate the automatic determination of the exposure time, because with their help, the multiplicative linkage of the exposure parameters becomes an additive linkage of the electrical signals corresponding to their dimensions. Since there is proportionality between the illuminance on the effective surface of the photodiode PD and the photocurrent i _p and between the illuminance on the effective surface of the photodiode PD and the object brightness B , it is possible to obtain a voltage V _B that corresponds to the value log ₂ ß is proportional.

Damit nun in der Schaltung nach Fig. 1 die Beziehung i_n = / gilt, d. h. der tatsächlich durch die Photo- So that the relationship i _n = / applies in the circuit according to FIG.

diode PD fließende Strom /„ der auf ihrer wirksamen Oberfläche herrschenden Beleuchtungsstärke proportional ist, muß dafür Sorge getragen werden, daß die Spannung E₀ der Speisequelle der Kollektorspannung V₁ des Transistors Q_x gleich ist. Die Kollektorspannung V₁ wird in der erwähnten Weise automatisch durch den Kollektorstrom i_c (= J₀) des Transistors Q_x eingestellt. In diesem Falle ist die Spannung zwischen den Anschlußklemmen der Photodiode PD gleich Null, d. h. sie wird im Kurzschlußbetrieb verwendet. Der Kurzschlußstrom photoelektronischer Bauelemente mit Sperrschicht-Photoeffekt ist der Beleuchtungsstärke innerhalb eines außerordentlich großen Aussteuerbereichs proportional. Der Kurzschlußbetrieb wird bei der Schaltung nach Fig. 1 dadurch erzielt, daß als Speisequelle E_n eine veränderbare Spannungsquelle verwendet wird, die die obengenannte Bedingung erfüllt.diode PD the current flowing / “is proportional to the illuminance prevailing on its effective surface, care must be taken that the voltage E _{0 of} the supply source is equal to the collector voltage V _{1 of} the transistor Q _x. The collector voltage V ₁ is automatically set in the aforementioned manner by the collector current i _c (= J ₀ ) of the transistor Q _x . In this case, the voltage between the terminals of the photodiode PD is zero, ie it is used in short-circuit operation. The short-circuit current of photoelectronic components with a barrier layer photo effect is proportional to the illuminance within an extremely large control range. The short-circuit operation is achieved in the circuit according to FIG. 1 in that a variable voltage source is used as the supply source E _n which fulfills the above-mentioned condition.

Fig. 2 zeigt eine äußerst einfache Schaltung zur Realisierung einer Speisequelle mit den erwähntenFig. 2 shows an extremely simple circuit for Realization of a supply source with the mentioned

iiigenschaften. Ein MOS-Feldeffekttransistor Q₁ und ein Einstellwiderstand V_tX bilden einen Impedanzwandler in dem der Feldeffekttransistor Q₂ als Source-Folgcr geschaltet ist. Die Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors Q₂ ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Kollektor des Transistors Q_x und der Anode der Photodiode PD verbunden. Die Source-Elektrode ist mit der Kathode der Photodiode PD verbunden. Es ist ferner eine Batterie E_x vorgese-properties. A MOS field effect transistor Q ₁ and an adjustable _resistor V tX form an impedance converter in which the field effect transistor Q _{2 is connected} as a source follower. The gate electrode of the field effect transistor Q ₂ is connected to the connection point between the collector of the transistor Q _x and the anode of the photodiode PD . The source electrode is connected to the cathode of the photodiode PD . A battery E _x is also provided.

hen. Wenn der Wid'Tstand V₁ , so eingestellt ist, daß sich ein Drain-Strom ergibt, bei dem die Spannung V_VtS zwischen der Gate- und Source-Elektrode zu Null wird, ist in dem Source-Folger die Ausgangsspannung V_x an der Source-Elektrode gleich V₍, so daß dementsprechend die Spannung an der Photodiode PD zu Null wird. Bei hinreichend großer Steilheit des Feldeffekttransistors \)₂ wird die Spannungsverstärkung des Source-Folgers ungefähr gleich 1 und die Ausgangsspannung V_b ist ungefähr gleich der Kollektorspannung V₁ des Transistors Q_x, die sich mit der Objekthelligkeit ändert.hen. If the resistance V ₁ is set so that there is a drain current at which the voltage V _VtS between the gate and source electrode becomes zero, the output voltage V _{x is in the source follower} The source electrode equals V ₍ so that the voltage across the photodiode PD becomes zero. If the steepness of the field effect transistor ₂ is sufficiently steep, the voltage gain of the source follower is approximately equal to 1 and the output voltage V _b is approximately equal to the collector voltage V. _{1 of} the transistor Q _x , which changes with the brightness of the object.

Für die vorerwähnte Wirkungsweise wäre an sich eine Spannungsverstärkung G gleich 1 ideal. In der Praxis ist es jedoch durchaus nicht notwendig, daß G gleich 1 ist. Wenn beispielsweise der Drain-Strom so eingestellt wird, daß an der unteren Grenze des Bereichs der Lichtmessung, d. h. bei der niedrigsten Beleuchtungsstärke V_(;s gleich Null ist, arbeitet die Schaltung durchaus zufriedenstellend, wenn V_(A bei der höchsten Beleuchtungsstärke innerhalb des Schwellwertes der Durchlaßrichtung der Photodiode PD liegt. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, arbeitet die Photodiode PD, unabhängig von Änderungen der Objekthelligkeit, bei einer Klemmspannung, die etwa gleich Null ist, d. h. im Kurzschlußbetrieb, so daß der obenerwähnte Einfluß des Dunkelstroms eliminiert ist, so daß sich innerhalb eines sehr großen Variationsbereichs der Beleuchtungsstärke eine Ausgangsspannung V_n als Basis-Emitter-Spannung des Transistors Q, ergibt, die dem Logarithmus des Photostroms i_p proportional ist, der seinerseits der auf der wirksamen Oberfläche herrschenden Beleuchtungsstärke proportional ist. A voltage gain G equal to 1 would be ideal per se for the aforementioned mode of operation. In practice, however, it is by no means necessary that G be equal to 1. If, for example, the drain current is set so that at the lower limit of the light measurement range, i.e. at the lowest illuminance V _{(; s is} equal to zero, the circuit works quite satisfactorily if V _(A at the highest illuminance within the threshold value the forward direction of the photodiode PD is located. When this condition is satisfied, the photodiode PD operates, regardless of changes in the brightness of the subject, at a terminal voltage that is approximately equal to zero, ie in the short-circuit operation, so that the above-mentioned influence of the dark current is eliminated so that an output voltage V _n results as the base-emitter voltage of the transistor Q , which is proportional to the logarithm of the photocurrent i _p , which in turn is proportional to the illuminance prevailing on the active surface.

Im allgemeinen ist die Steilheit von MOS-Feldcffekttransistoren kleiner als die von Sperrschicht-Feldeffekttransistoren. Es ist daher schwierig, für die beschriebene Source-Folgerschaltung MOS-Fcldeffekttransistoren von genügend großer Steilheit zu erhalten.In general, the steepness of MOS field effect transistors smaller than that of junction field effect transistors. It is therefore difficult for the described Source follower circuit MOS Fcldeffekttransistors of sufficiently large steepness to obtain.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, besitzt das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel eine zweistufige Anordnung, in der ein Source-Folger mit Sperrschicht-Feldeffekttransistoren und ein Emitter-Folger mit einem Transistor in Reihe geschaltet sind. Die Schaltung nach F i g. 3 besitzt zwei Sperrschicht-Feldeffekttransistoren Qj und Q₄ vom n-Channel-Typ. Der Feldeffekttransistor Q₄, dessen Steuerelektrode mit dem Bezugspotential verbunden ist, bildet zusammen mit dem Einstellwiderstand V_n eine Stromstabilisierungsschaltung, die einen stabilisierten Source-Strom (der dem Drain-Strom gleich ist) für den Transistor Q₃ liefert. Ein Transistor Q₅, dessen Eingangssignal die Spannung an der Source-Elektrode des Transistors Q₃ ist, bildet zusammen mit einem Widerstand r, einen Emitter-Folger. Die Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors Q₃ ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Kollektor des Transistors Q, und der Anode der Photodiode PD verbunden. Der Emitter des Transistors Q^ ist mit der Kathode der Photodiode PD verbunden. Wenn der Wert des Widerstandes V_r2 so eingestellt ist, daß die Spannung V_C!i zwischen Gate und Source des als Source-Folger geschalteten Feldeffekttransistors Q₃ der Basis-Emitter-Spannung V₁₁₁ des als Emitter-Folger geschalteten Transistors Q_s, der mit der Source-Elektrode des Feldeffekttransistors Q^ verbunden ist, gleich wird, ist die Ausgangsspannung V₁. an tier Lmilter-Elcktrode des Transistors Q^ der Spannung V₍ gleich, st daß die Spannung an der Photodiode /7) wieder χι Null wird. Auf diese Weise erhalt man die glciclk Wirkung wie bei der Schaltung nach Fig. 2.In order to eliminate this disadvantage, the embodiment shown in FIG. 3 has a two-stage arrangement in which a source follower with junction field effect transistors and an emitter follower with a transistor are connected in series. The circuit according to FIG. 3 has two junction field effect transistors Qj and Q _{4 of} the n-channel type. The field effect transistor Q ₄ , the control electrode of which is connected to the reference potential, forms, together with the setting resistor V _n, a current stabilization circuit which supplies a stabilized source current (which is equal to the drain current) for the transistor Q _3. A transistor Q ₅ , the input signal of which is the voltage at the source electrode of the transistor Q ₃ , together with a resistor r, forms an emitter follower. The gate electrode of the field effect transistor Q ₃ is connected to the connection point between the collector of the transistor Q and the anode of the photodiode PD . The emitter of the transistor Q ^ is connected to the cathode of the photodiode PD . If the value of the resistor V _r2 is set so that the voltage V _{C! I} between the gate and source of the field effect transistor Q ₃ connected as source follower the base-emitter voltage V _{111 of} the transistor Q _s connected as emitter follower , the is connected to the source electrode of the field effect transistor Q ^ , becomes the same, the output voltage is V ₁ . at tier Lmilter-Elcktrode of the transistor Q ^ the voltage V ₍ equal, st that the voltage at the photodiode / 7) is again χι zero. In this way the same effect is obtained as in the circuit according to FIG. 2.

Durch die in I ig. 3 dargestellte Kombination ilei Sperrschicht-Feldeffekttransistoren, die ohne weiteres mit wesentlich höherer Steilheil erhältlich sind al· MOS-I eldeffekttransistoren, mit einem bipolarer Transistor heben die notwendigerweise vorhandenerThrough the in I ig. 3 illustrated combination ilei Junction field effect transistors, which are readily available with significantly higher steepness than MOS-I eldeffekttransistors, with a bipolar transistor lift the necessarily existing

ίο Vorspannungen unterschiedlicher Polarität einandei auf.ίο bias voltages of different polarity one another on.

Wenn die Steilheit des Feldeffekttransistors Q hinreichend groß ist, ist die von dem Feldeffekttransistor Qi gebildete Stromstabilisierungsschaltung nichl unbedingt erforderlich, es genügt in der Praxis danr der Einstellwiderstand V_r,. If the steepness of the field effect transistor Q is sufficiently large, the current stabilization circuit formed by the field effect transistor Qi is not absolutely necessary; in practice, the setting resistor V _r is sufficient.

In F i g. 4 ist eine elektronische Vcrschlußstcucrunj! dargestellt, bei der die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Lichtmessung Verwendung findet. Dk Schaltungsanordnung zur Lichtmessung, die durch eine gestrichelte Linie eingefaßt ist, ist die gleiche wie in Fig. 2.In Fig. 4 is an electronic connector! shown, in which the circuit arrangement according to the invention is used for light measurement. Dk Circuitry for measuring light enclosed by a dashed line is the same as in Fig. 2.

Das vom Aufnahmegegenstand reflektierte Licht gelangt durch das Kameraobjektiv und wird durch die Photodiode PD in einen Photostrom i_p umgewandelt der der Objckthelligkeit B proportional ist. Damit der Kollektorstrom i, des Transistors Q_x dem Photostroni /_;, gleich wird, ist die Basis des Transistors Q_x über einen den Impedanzwandler K enthaltenden Rückkopplungszweig mit dem Kollektor verbunden. Dabei wird an der Basis-Emitter-Strccke des Transistors Q₁ - wie oben beschrieben - eine Spannung erzeugt, die dem APFX-Wcrt O₁ der Objekthelligkeit proportional ist.The light reflected from the subject passes through the camera lens and is converted by the photodiode PD into a photocurrent i _p which is proportional to the brightness B of the object. So that the collector current i, the transistor Q _x the Photostroni / _; , becomes equal, the base of the transistor Q _{x is} connected to the collector via a feedback branch containing the impedance converter K. As described above, a voltage is generated at the base-emitter path of the transistor Q _{1 , which voltage is proportional to the APFX-Wcrt O 1 of} the object brightness.

3S In Reihe mit dem Emitter des Transistors Q₁ ist eine spannungsstabilisierte Quelle A angeordnet, deren Spannung so eingestellt ist, daß sie der Differenz Sy-A₁ proportional ist, wobei S_y und A_v die APEX-Werte der Filmempfindlichkeit S bzw. der3S In series with the emitter of transistor Q ₁ is a voltage- stabilized source A , the voltage of which is set so that it is proportional to the difference Sy-A ₁ , where S _y and A _{v are} the APEX values of the film speed S and the

Arbeitsblende A bedeuten und wobei die Proportionalitätskonstante die gleiche ist wie diejenige, über die die Spannung V₈ und der Wert B₁, miteinander verknüpft sind. Das Basispotential des Transistors Q₁ hat deshalb einen Wert, der dem Betrag B₁ + S_v - A_x Working orifice A mean and where the constant of proportionality is the same as that via which the voltage V ₈ and the value B ₁ are linked to one another. The base potential of the transistor Q ₁ therefore has a value which corresponds to the amount B ₁ + S _v - A _x

und damit dem APEX-Wert T_x der Belichtungszeit 7 proportional ist. Die Schaltung besitzt ferner eine Stufe, in der ein Kondensator C₁ mit dem Kollektor eines Transistors Q_h verbunden ist. Ein im Ruhezustand geschlossener Schalter SW_T ist dem Kondensa-and thus the exposure time 7 is proportional to the APEX value T _x. The circuit also has a stage in which a capacitor C _{1 is} connected to the collector of a transistor Q _h . A switch SW _T , which is closed in the idle state, is connected to the condenser

tor C₇ parallelgeschaltet. In den Emitterkreis des Transistors Q_h ist eine stabilisierte Spannungsquelle B eingefügt. Die erwähnte Spannung, die dem Wert T₁, proportional ist, wird dieser Schaltungsstufe als Eingangsspannung für die Basis des Transistors Q_h gate C _{7 connected in} parallel. A stabilized voltage source B is inserted into the emitter circuit of the transistor Q _h. The voltage mentioned, which is proportional to the value T ₁ , is used in this circuit stage as the input voltage for the base of the transistor Q _h

zugeführt. Der Spannungswert der spannungsstabilisierten Quelle B ist so eingestellt, daß sich auf Grund der Diodencharakteristik der Basis-Emitter-Strecke des Transistors Q_h ein Kollektorstrom i_T ergibt, der einem durch die Bemessung der Schaltungselementefed. The voltage value of the voltage-stabilized source B is set in such a way that, due to the diode characteristic of the base-emitter path of the transistor Q _h, a collector current i _T results, which is determined by the dimensioning of the circuit elements

6u vorbestimmten Wert zur Bestimmung der Belichtungszeit entspricht. Dabei ist der Wert des Kollektorstroms ι,, der Belichtungszeit T umgekehrt proportional. Es ist hierbei erforderlich, daß die Basis-Emitter-Strecken der beiden Transistoren Q₁ und Q_h 6u corresponds to a predetermined value for determining the exposure time. The value of the collector current ι ,, is inversely proportional to the exposure time T. It is necessary here that the base-emitter paths of the two transistors Q ₁ and Q _h

6<j übereinstimmende Dioden-Charakteristiken aufweisen. Der im Ruhezustand geschlossene Schalter SW₁ wird in mechanischem Betätigungszusammenhang mit dem Öffnen des Kameraverschliisses eeöfinet. Der 6 <j have matching diode characteristics. The switch SW ₁ , which is closed in the idle state, is mechanically actuated when the camera lock is opened. Of the

Kollcktorstrom i, lädt den Kondensator C₇ bis auf einen vorbestimmten Spannungswert auf. Diese Aufladung erfolgt mit konstantem, d.h. zeitunabhängigem Ladestrom. Wenn die vorbestimmte Spannung erreicht wird, wird ein Magnet M(I über eine Schaltstufe .VC betätigt. Der Magnet M(J bewirkt seinerseits das Schließen des Kameraverschlusses. Auf diese Weise wird die Belichtungszeit automatisch gesteuert.Kollcktorstrom i, charges the capacitor C ₇ up to a predetermined voltage value. This charging takes place with a constant, ie time-independent charging current. When the predetermined voltage is reached, a magnet M (I is actuated via a switching stage .VC. The magnet M (J in turn closes the camera shutter. In this way, the exposure time is automatically controlled.

Bei der Anwendung der elektronischen Vcrschlußsteuerschaltung nach Fig. 4 in einer einäugigen Spiegelreflexkamera ist noch ein Speicherkreis erforderlieh, der den die unmittelbar vor der Schwenkbewegung des Sucherspiegels herrschende Objekthelligkeit kennzeichnenden Meßwert bis zum Ablauf des Kameraverschlusses speichert. Zu diesem Zweck kann der Impedanzwandler K mit einer bekannten Speicherschaltung, die beispielsweise aus einem Kondensator und einem Feldeffekttransistor besteht, ausgestattet werden.When the electronic locking control circuit according to FIG. 4 is used in a single-lens reflex camera, a memory circuit is required which stores the measured value characterizing the brightness of the object immediately before the pivoting movement of the viewfinder mirror until the camera shutter has expired. For this purpose, the impedance converter K can be equipped with a known memory circuit, which consists, for example, of a capacitor and a field effect transistor.

Abschließend seien die Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung noch einmal zusammengefaßt: Durch die Verwendung photoelektronischer Bauelemente mit Sperrschicht-Photoeffekt (z. B. von Photodioden) werden bekanntlich die Nachteile beseitigt, die Photowiderständen, z.B. CdS-Photowiderständen anhaften. Diese Nachteile bestehen in derc η geringer Reaktionsgeschwindigkeit und in ihrer Abhängigkeit von Hysterese-Effekten und Umgebungstemperatur. Ein wesentliches Kennzeichen dei erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht darin, daß der Einfluß des Dunkelstroms, der bisheiFinally, the advantages of the circuit arrangement according to the invention are summarized once again: By using photoelectronic components with a barrier layer photo effect (e.g. from As is known, the disadvantages of photodiodes, e.g. CdS photoresistors, are eliminated cling to. These disadvantages consist in the η low reaction rate and in their Dependence on hysteresis effects and ambient temperature. An essential characteristic of the The circuit arrangement according to the invention is that the influence of the dark current, the bishei

ίο ein großes Problem bei der Verwendung von photoelektronischen Bauelementen mit Sperrschicht-Photoeffckt darstellte, durch eine äußerst einfache Schaltung verringert wird, so daß genaue Lichtmessunger innerhalb eines großen Helligkeitsbereiches möglichίο a big problem with using photoelectronic Components with barrier photoeffect represented by an extremely simple circuit is reduced, so that accurate light metering possible within a large brightness range

is sind, der beispielsweise mehr als fünf Zchnerpotenzer umfaßt, wie dies für Lichtmeßeinrichtungen in photo graphischen Geräten erforderlich ist. Ferner wird be der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung al< Ausgangsspannung ein Meßwert gewonnen, der derr oben erläuterten Wert B_v proportional ist, so daß die Ansteuerungeines elektronisch gesteuerten Kamera Verschlusses besonders einfach ist.is, which includes, for example, more than five powers of ten, as is required for light measuring devices in photographic devices. Furthermore, with the circuit arrangement according to the invention a <output voltage, a measured value is obtained which is proportional to the value B _v explained above, so that the control of an electronically controlled camera shutter is particularly simple.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Schaltungsanordnung zur Lichtmessung, insbesondere zur Messung der Objekthelligkeit für photographische Geräte, mit einem photelektronischen Bauelement mit Sperrschicht-Photoeffekt (z. B. einer Photodiode), das mit einem Logarithmierglied eine Reihenschaltung bildet, in der es in Sperrichtung gepolt ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese Reihenschaltung (PH-Q₁) von der Ausgangsspannung ( V_s) einer ImpedanzwandIerschaltung(Q,bzw. Q, bis Q^) gespeist ist, deren Eingang an den Verbindungspunki zwischen den Elementen (PD, Q₁) der Reihenschaltung angeschlossen ist und daß die Arbeitspunkte 41er Impedanzwandlerschaltung so eingestellt sind (mittels V₁ ,bzw. V,,),daß ihre Fingangsspannung (V₁) und ihre Ausgangsspannung (V_s) nahezu gleich sind.1. Circuit arrangement for light measurement, in particular for measuring the object brightness for photographic devices, with a photoelectronic component with barrier layer photo effect (e.g. a photodiode) which forms a series circuit with a logarithmic element in which it is polarized in the reverse direction, characterized that this series circuit (PH-Q ₁ ) is fed by the output voltage ( V _s ) of an ImpedanzwandIerschaltung (Q, or. Q, to Q ^) , the input of which is connected to the connection point between the elements (PD, Q ₁ ) of the series circuit and that the operating points of 41mm impedance conversion circuit are set to (by means V _1, respectively. V,) that their Fingangsspannung (V ₁₎ and its output voltage (V _s) are nearly equal. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lmpedanzwandler- »tufe aus einem Feldeffekttransistor, insbesondere •us einem MOS-(Metall-Oxyd-SiIizium)-Feideflckttransistnr((J,)gebildet ist, dessen Steuerelektrode (Gate) mit dem Verbindungspunkt der Reihenschaltung, dessen der Steuerstrecke angehölende Hauptelektrode (Source) mit dem /.weiten Pol des photoelektronischen Bauelements (PD) lind dessen andere Hauptelektrode (Drain) mit der Spcisespannungsquelle (E₁) verbunden ist, wobei die Reihenschaltung von einem veränderfcaren Widerstand (V_rt) /u Arbeitspunkteinstellung überbrückt ist.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the Impedanzwandler- »stage from a field effect transistor, in particular • us a MOS (metal-oxide-silicon) -Feideflckttransistnr ((J,) is formed, the control electrode (gate) with the connection point of the series circuit, of which the control path prospective oiling main electrode (source) to the /.weiten pole of the photoelectronic device (PD) lind whose other main electrode (drain) with the Spcisespannungsquelle is connected (e _1), wherein the series connection of a veränderfcaren resistance (V _rt ) / u operating point setting is bridged. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzwandlerichaltung zwei mit ihren Hauptstrecken (Source-Drain-Strecken) in Serie geschalteten Feldeffekttransistoren, insbesondere Sperrschicht-Fcldeflekttranistoren ((>,, Q_A) umfaßt, wobei die Steuerelektrode (Gate) des ersten Feldeffekttransistors (C)₄) mit dem einen und die der Steuer-Itrecke nicht angehörende Hauptelektrode (Drain) des zweiten Feldeffekttransistors (£),) mit dem anderen Pol der Speise^pannungsquellc (E₁) Verbunden ist, daß die Steuerelektrode (Gate) des «weiten Feldeffekttransistors ((J,) mit dem Vufcindungspunkt der genannten, das photoelektro-•ische Bauelement (PD) enthaltenden Reihenschaltung und der Verbindungspunkt beider Feldeffekttransistoren ((J₁, Q₄) mit der Basiselektrode eines Transistors (QJ verbunden ist, dessen Emitterelektrode ilen Ausgang der Imprdanzwandlerschaltung bildet.3. Circuit arrangement according to claim I, characterized in that the impedance converter circuit comprises two field effect transistors connected in series with their main paths (source-drain paths), in particular junction Fcldeflekttranistoren ((> ,, Q _A ) , wherein the control electrode (gate) of the first field effect transistor (C) ₄ ) with one and the main electrode (drain) of the second field effect transistor (£), which does not belong to the control section,) with the other pole of the supply ^ pannungsquellc (E ₁ ) is connected that the control electrode (gate ) of the wide field effect transistor ((J,) with the connection point of the mentioned series circuit containing the photoelectronic component (PD) and the connection point of both field effect transistors ((J ₁ , Q ₄ ) is connected to the base electrode of a transistor (QJ , whose emitter electrode forms the output of the impedance converter circuit. 4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem photoelektronischen Bauelement ( PD) in Reihe geschaltete Logarithmierglied von einem Transistor (Q₁) gebildet is!, dor in einem Bereich seines Kennlinienfeldes betrieben ist, in dem der Kollektorstrom eine Exponentialfunktion der Basis-Emitter-Spanuimg darstellt, daß dieser Transistor (Q₁) mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke in die genannte Reihenschaltung eingefügt ist, daß die Kollektorspannung über einen Impedanzwandler K) mit hochohmigcm Eingang zur Basiselektrode rückgekoppelt ist und daß die Basisspannung ( V₁₁) das die Intensität des zu messenden Lichts in logarithmischem Maßstab kennzeichnende Ausgangssignal darstellt.4. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the logarithmic member connected in series with the photoelectronic component (PD) is formed by a transistor (Q ₁ ), which is operated in a region of its characteristic field in which the collector current is a The exponential function of the base-emitter voltage shows that this transistor (Q ₁ ) is inserted with its emitter-collector path into the above-mentioned series circuit, that the collector voltage is fed back to the base electrode via an impedance converter K) with a high-resistance input and that the base voltage ( V ₁₁ ) represents the output signal characterizing the intensity of the light to be measured on a logarithmic scale.