DE2733248A1

DE2733248A1 - Anordnung zur messung der intensitaet von licht

Info

Publication number: DE2733248A1
Application number: DE19772733248
Authority: DE
Inventors: Masaru Yamazaki
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 1976-07-22
Filing date: 1977-07-22
Publication date: 1978-01-26
Also published as: US4285582A

Description

COPAL COMPANY LIMITED No. l6-2o Chimura 2-chome Itabashi-ku, Tokyo, Japan

Anordnung zur Messung der Intensität von Licht

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung der Intensität von Licht mit Integration des in einem fotoelektrischen Element erzeugten Stroms über eine bestimmte Zeitspanne mittels eines Kondensators.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Lichtmeßsystem, das geeignet ist, die genaue Belichtung in einer fotografischen Einrichtung zu bestimmen, beispielsweise in einer Kamera oder einem Drucker von fotografischen Papieren und dergleichen, oder die allgemein geeignet ist für die Messung der mittleren einfallenden Lichtintensität in eine Vorrichtung, bei deren Betrieb Licht verwendet wird.

Es sj.nd bereits eine Anzahl von Lichtmeßsystemen entwickelt worden. Die meisten dieser Systeme beinhalten jedoch Analogschaltungen, durch die die Genauigkeit der Lichtmessung, der

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Bereich der Messung verschiedener Lichtintensitäten, die Möglichkeit der Einstellung verschiedener Betriebszustände und Betriebsfunktionen ungenügend sind und deren Verbesserung die Konstruktionen kompliziert und teuer machen.

Weiterhin wird bei bekannten Lichtmeßsystemen üblicherweise ein einzelner Kondensator zum Speichern oder Entladen der elektrischen Ladung verwendet, die durch den Strom eines fotoelektrischen Elements erzeugt wird, mit dem die Intensität des Lichts gemessen wird. In einem solchen System wird die Genauigkeit der Messung verschlechtert, wenn die Intensität des Lichts niedrig ist in Bezug auf die Kapazität des Kondensators] andererseits wird wegen des Sättigungswerts der Spannung die Genauigkeit der Messung einer hohen Intensität des Lichts unmöglich, wenn der verwendete Kondensator eine kleine Kapazität hat.

Um den Meßbereich für Licht verschiedener Intensität zu vergrößern, ist eine logarithmische Kompressions- und Expansionsmethode der. Lichtintensität ebenfalls vorgeschlagen worden. Jedoch führt eine solche logarithmische Kompressions- und Expansionsmethode für die Messung der Lichtintensität zu einer Verschlechterung in der Genauigkeit der Messung.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorbeschriebenen Nachteile bekannter Lichtmeßsysteme zu vermeiden und ein System zu schaffen, das in der Lage ist, Licht in Termen eines digital angezeigten Zeitwertes zu messen, der in einer fotografischen Vorrichtung, wie einer Kamera, einem Drucker für fotografisches Papier oder dergleichen verwendet werden kann, um genauen Betrieb, Steuerung und Anzeige zu erhalten. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, die kurzdauernde Lichtaussendung einer Blitzlampe, eines Elektronenblitzes oder dergleichen zu messen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Entladung oder Beladung des Kondensators über einen Konstantstromkreis erfolgt und die Zeitspanne, die benötigt wird,um die Spannung am Kondensator gleich einer vorbestimmten Spannung zu machen, in Termen eines Digitalwertes gemessen wird.

Die Kondensatoren können während der Messung entladen werden durch einen Konstantstromkreis oder geladen werden durch eine konstante elektrische Stromquelle, wodurch dasselbe Meßresultat erhalten wird.

In Übereinstimmung mit der Erfindung kann der Kondensator eine Anzahl parallel schaltbarer Kondensatoren aufweisen, die parallel zu dem vorher geschalteten Kondensator geschaltet werden können, wobei Schaltregister mit jedem Kondensator verbunden sein können,

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während Komparatoren zwischen die Schaltregister und die Kondensatoren geschaltet sind und es hierdurch ermöglichen, den jeweils folgenden Kondensator zusätzlich parallel zu dem vorgenannten vorhergeschalteten Kondensator zu schalten durch Betätigung der Schaltregister, die betätigt werden durch die Komparatoren, jedesmal, wenn die Spannung des jeweils vorher parallel geschalteten Kondensators die bestimmte Spannung erreicht, die durch die Komparatoren eingestellt ist. Weiterhin kann das Lichtmeßsystem kombiniert werden mit einer fotografischen Einrichtung, beispielsweise einer Kamera und einem Drucker für fotoempfindliches Papier. Dabei kann das Lichtmeßsystem weiterhin das Einführen mindestens eines Belichtungsfaktors, beispielsweise der Filmempfindlichkeit, der Verschlußgeschwindigkeit und der Blendenöffnung einer Objektivlinse einer fotografischen Einrichtung zu dem digital angezeigten Zeitwert umfassen. Dies geschieht mit Hilfe eines Operationskreises, der modifiziert wird in Abhängigkeit von dem Belichtungsfaktor und der die so erhaltene genaue Belichtung mit Hilfe von Anzeigemitteln darstellt.

Das Lichtmeßsystem nach der Erfindung erleichtert die genaue Betätigung einer fotografischen Vorrichtung erheblich, wenn ein genaues Resultat der Messung der Lichtintensität gefordert wird.

Weiteret Einzelheiten und Vorteile der Erfindung können den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen entnommen werden. Es zeigen:

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Pig. 1 ein Blockschaltbild einer elektrischen Schaltung mit dem Lichtmeßsystem nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltbild ähnlich der Fig. 1 einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 ein Blockschaltbild ähnlich der Fig. 1 einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 ein Schaltbild ähnlich der Fig. 1 einer v/eiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 eine Zeitdarstellung der Betätigung der verschiedenen Komponenten der in Fig, 4 dargestellten Anordnung;

Fig. 6 ein Blockschaltbild der linken Hälfte der elektrischen Schaltung nach der Erfindung;

Fig. 7 ein Blockschaltbild der rechten Hälfte der elektrischen Schaltung nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Klemme einer elektrischen Stromquelle E über eine Reihenschaltung eines Analogschalters Sl und eines fotoelektrischen Elements des Verbindungstyps PTl, beispielsweise einer Silicon-Fotodiode, mit einer Klemme des Kondensators Cl verbunden. Die andere Klemme des Kondensators Cl ist an die

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Verbindung zwischen dem V/iderstand R2 und dem Widerstand R3 angeschlossen, die zusammen mit dem Widerstand Rl eine Reihenschaltung bilden, die zwischen die eine vorbeschriebene Klemme der elektrischen Stromquelle E und deren andere Klemme, d.h. deren geerdete Klemme, geschaltet ist. Parallel' zum Kondensator Cl liegt ein Analogschalter S2; eine Reihenschaltung, bestehend aus einem Kondensator C2 und einem Analogschalter S3 liegt parallel zum Kondensator Cl. In ähnlicher Weise ist eine Anzahl von Reihenschaltungen, die jede aus einem Kondensator C3 und einem Analogschalter Sk, einem Kondensator C¹I und einem Analogschalter S5, usw. parallel zum Kondensator Cl geschaltet.

Die Reihenschaltung, bestehend aus den Widerständen Rl, R2 und R3 ergibt die Vergleichsspannungen V_R__pi und V_REpp an der Verbindung zwischen den Widerständen Rl und R2 bzv/. den Widerständen R2 und R3.

Die Vergleichsspannung V_REpi wird an eine Eingangsklemme eines Komparators 1 angelegt, während die Vergleichsspannung V_REp₂ an die eine Eingangsklemme eines Komparators 2 gelegt wird. Die andere Eingangsklemme des Komparators 1 ist an eine Klemme des Kondensators 1 angeschlossen, die mit dem fotoelektrischen Element PTl verbunden ist.

Die ar\dere Eingangsklemme des Komparators 2 ist ebenfalls mit der einen Klemme des Kondensators Cl verbunden, der an das foto-

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elektrische Element PTl angeschlossen ist.

Die Ausgangsklemme des !Comparators 1 ist mit einer Eingangsklemme eines OR-Kreises 3 verbunden, während die Ausgangsklemme des !Comparators 2 mit der Eingangsklemme eines Zeitmeßzählers (nicht dargestellt) in einem Steuerkreis verbunden ist, der allgemein mit dem Bezugs zeichen Ί versehen ist.

Die Tore der Analogschalter S3j S4, S5 ... sind mit den entsprechenden Schaltausgangsklemmen Ql, Q2, Q3 ··· eines Schaltregisters 5 verbunden, während das Tor des Analogschalters S2 über einen Inverterkreis 6 mit der Ausgangsklemme Qo des Schaltregisters 5 verbunden ist.

Das Tor des Analogschalters Sl ist mit dem Ausgang eines Lichtmeß- Kommandekreises (nicht dargestellt) des Steuerkreises Ί verbunden.

Die Rückstellklemme D des Schaltregisters 5 ist mit der Rückstell-Kommandoklemme RE des Steuerkreises ¹J verbunden und die andere Eingangsklemme des OR-Kreises 3 ist an eine Ausgangsklemme des Steuerkreises 4 angeschlossen. Die Ausgangsklemme des OR-Kreises 3 ist mit der Schalt-Eingangsklemme C des Schaltregisters 5 verbunden.

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Die Verbindung zwischen dem Analogschalter Sl und der Kathode des fotoelektrischen Elements PTl ist über einen Konstantstromkreis 7 geerdet, der so ausgelegt ist, daß ein Strom eines konstanten Wertes oder eines veränderbar einstellbaren Wertes durch ihn hindurchfließt.

Das vorbeschriebene erfindungsgemäße System arbeitet wie folgt:

Das Rückstellkommando RE wird zunächst an den Rückstelleingang D des Schaltregisters 5 angelegt, so daß der Ausgang Q auf ein niedriges Niveau gebracht wird. Hierdurch wird ein Signal hohen Niveaus über den Inverterkreis 6 an das Gitter des Schalters S2 angelegt und die Ausgänge Ql, Q2, Q3 · ♦ · v/erden auf ein hohes Niveau gebracht, um ein Signal mit hohem Niveau an die Gitter der jeweiligen Schalter S3, S4, S5 ... anzulegen, so daß die Analogschalter S2, S3, S^, S5 ... leitend werden. Hierdurch v/erden alle Restladungen der Kondensatoren Cl, C2, C3, C4 ... entladen. Nach Aussendung des folgenden Kommandos vom Steuerkreis 4 werden die Schalter S2, S3, Sb, S5 ... nichtleitend gemacht, so daß sie bereit sind für den Lichtmeßvorgang. Zu diesem Zeitpunkt wird der Konstantstromkreis im nichtleitenden Zustand gehalten.

Nach» Aussendung des folgenden Kommandos vom Steuerkreis *1 wird der Analogschalter Sl leitend gemacht, so daß der fotoelektrische Strom, der im fotoelektrischen Element PTl erzeugt wird, durch das auf ihn einfallende Licht zunächst den Kondensator Cl lädt,

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da die Schalter S2, S3, ... nichtleitend sind.

Wenn die Spannung der auf den Kondensator Cl gebrachten Ladung die Vergleichsspannung V_R£pi erreicht, wird der Ausgang des Komparators 1, der an den OR-Kreis 3 angelegt v/ird, groß gemacht, so daß der Ausgang des OR-Kreises 3 ebenfalls ein hohes Niveau erreicht. Das hohe Ausgangsniveau des OR-Kreises 3 wird an die Schalteingangsklemme C des Schaltregisters 5 angelegt, wodurch der Ausgang Ql hoch wird und der Analogschalter S3 leitend v/ird. Hierdurch v/ird der Kondensator C2 parallel zum Kondensator Cl geschaltet, um die Gesamtkapazität der Integrationskondensatoren, die nunmehr aus den Kondensatoren Cl und C2 bestehen, erhöht, wodurch die Spannung an der Klemme des Kondensators Cl, die mit dem fotoelektrischen Element PTl verbunden ist, verringert wird. Hierdurch kommt der Ausgang des Komparators 1 wieder auf ein niedriges Niveau und das Laden beider Kondensatoren Cl und C2 wird fortgesetzt. In ähnlicher Weise werden die Kondensatoren C3, C4, ... nacheinander durch die jeweiligen Schaltausgänge Q2, Q3, ·.·, die nacheinander auf ein hohes Niveau kommen, parallel zu dem Kondensator Cl geschaltet, jedesmal, wenn die Spannung der Verbindung zwischen dem Kondensator Cl und dem fotoelektrischen Element PTl die Vergleichsspannung V_REpi erreicht.

Nach einer vorbestimmten Zeit, die eine feste Zeit oder eine verärtderbar einstellbare Zeit ist, wird dann vom Steuerkreis 4 ein Integrations-Beendigungssignal oder ein Lichtmeß-Beendigungs-

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signal ausgegeben und der Analogschalter Sl wird nichtleitend gemacht, um die Aufladung der Kondensatoren Cl, C2, C3 ·.. durch den fotoelektrischen Strom, der im fotoelektrischen Element PTl erzeugt wird, zu beenden.

Gleichzeitig mit dem Schalten des Analogschalters Sl in den nichtleitenden Zustand wird der Konstantstromkreis 7 leitend, wodurch das Laden der Kondensatoren Cl, C2, C3 ... beendet wird, so daß die auf den jeweiligen Kondensatoren Cl, C2, C3 .·· aufgebrachte Ladung über den Konstantstromkreis 7 entladen wird. Gleichzeitig mit dem Beginn der Entladung der Kondensatoren Cl, C2, C3 ... beginnt der Zeitmeßzähler des Steuerkreises ¹I, der gesteuert wird durch den Ausgang des Komparators 2 mit seinem Zählvorgang für die Messung der Zeit.

Wenn die Klemmenspannung der Kondensatoren Cl, C2, C3 ···» die an die eine Eingangsklemme des Komparators 2 angelegt ist,verringert wird, und mit der Vergleichsspannung ^v _REp₂> ^d^^{e an d:}*-^e andere Eingangsklemme des Komparators 2 angelegt ist, gleich wird wenn die Entladung fortschreitet, wird der Ausgang des Komparators 2 auf ein hohes Niveau gebracht, um den Zählvorgang des Zeitmeßzählers in der Steuervorrichtung 4 zu beenden. Hierbei wird die Zeitperiode vom Beginn der Entladung der Kondensatoren Cl, C2, C3 ... bis zur Beendigung der Entladung

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in Termen der Zahl der Impulse, die in dem Zeitmeßzähler gezählt werden, d.h. in Termen eines Digitalwertes, gezählt. Da die Entladung der Kondensatoren Cl, C2, C} ... bewirkt wird durch den Konstantstromkreis 7, der so bestimmt ist, daß durch ihn"ein Konstantstrom eines bestimmten Wertes oder eines einstellbaren Wertes fließt, ist die Entladezeit, i*ie sie durch den Zeitmeßzähler im Steuerkreis 4 gemessen wird, proportional der Größe der Ladung, die v/ährend der vorbestimmten Zeitspanne in den Kondensatoren Cl, C2, C3 ,.. gespeichert ist.

Da die Messung der Zeit in Termen des Digitalwertes erfolgt, wird durch die Messung ein Digitalwert erhalten, der proportional der Lichtmenge ist, die auf das fotoelektrische Element PTl während der vorbestimmten Zeitperiode einfällt.

Die Durchschnittsintensität des Lichts wird erhalten durch die Teilung des so erhaltenen Digitalwertes durch die vorbeschriebene Zeitperiode.

In der vorstehend beschriebenen Schaltung kann ein äußeres künstliches Licht, wie es beispielsweise durch eine Blitzlampe oder einen Elektronenblitz ausgesandt wird, ebenfalls erfindungsgemäß gemessen werden durch einen Foto-Trigger kreis G» wie er in Fig. 1 dargestellt ist.

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Der Foto-Triggerkreis G in Fig. 1 umfaßt einen Fototransistor PT2, der das durch eine äußere künstliche Lichtquelle, beispielsweise eine Blitzlampe, oder einen Elektronenblitz ausgesandte Licht aufnimmt und den Strom,der durch den Triggerkreis G fließt, verstärkt, einen Transistor Tl und Widerstände, die - wie dargestellt - verbunden sind. Der Ausgang des Kreises G ist so ausgebildet, daß er an den Schalteingang C des Schaltregisters 5 anschließbar ist.

Wenn daher die äußere Lichtquelle einen Lichtblitz aussendet und der Fototransistor PT2 dieses Licht erhält, wird der Foto-Triggerkreis G getriggert und es wird ein Signal an den Schalteingang C des Schaltregisters 5 angelegt·. Dies ermöglicht, daß das durch eine äußere künstliche Lichtquelle ausgesandte Licht gleichzeitig mit dem Szenenlicht gemessen wird.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausbildungsform der Erfindung. Die in Fig. 2 gezeigte Schaltung ist im wesentlichen ähnlich der in Fig. 1 dargestellten, außer, daß eine elektrische Konstantstromquelle 8 vorgesehen ist, um einen konstanten Strom an die Kondensatoren Cl, C2, C3 ... und an den Analogschalter S zu geben, der zwischen die Konstantstromquelle 8 und die eine Klemme des Kondensators Cl geschaltet ist, an den das fotoelektrische Element' PTl angeschlossen ist. Das Tor des Schalters S ist

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an den Steuerkreis 4 angeschlossen, so daß der Schalter S hierdurch gesteuert v/ird.

Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung wird in ähnlicher Weise wie die in Fig. 1 betätigt.

Bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen werden die Kondensatoren Cl, C2, C3 ... während des Integrationsschritts geladen und die so gespeicherte Ladung wird während des Lichtmeßschritts entladen. Die Kondensatoren Cl, C2, C3 ··· können jedoch während des Integrationsschritts entladen und während des Lichtmeßschritts für die Messung der Lichtmenge, die durch das fotoelektrische Element PTl aufgenommen wird, geladen v/erden. Hierzu wird die Polarität der elektrischen Stromquelle E, des fotoelektrischen Elements PTl und des Konstantstromkreises 7 oder 8 umgekehrt, während die elektrische Stromquelle in Reihe mit dem Analogschalter geschaltet ist.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausfuhrungsform der Erfindung, die anstelle einer Vielzahl von Kondensatoren, die zur Integration des fotoelektrischen Stromes nacheinander angeschlossen werden können, einen einzelnen Kondensator auf v/eist. In Fig. 3 sind die Klemmen des fotoelektrischen Elements PTl mit deti Eingangsklemmen eines Operationsverstärkers 9 verbunden,

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dessen nichtinvertierte Einganssklenune an Masse liegt und dessen invertierte Eingangsklemme an einen logarithmisehen Rückkopplungs-Transduktor Dl angeschlossen ist, der an der Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 9 liegt. Die Ausgangsklenune des Operationsverstärkers 9 ist über einen Widerstand R4 an einen Analogschalter Sl angeschlossen. Der Schalter Sl und ein Analogschalter S , der mit einem Konstantstromkreis 7 verbunden ist, sind an die invertierte Eingangsklemme eines Operationsverstärkers Io angeschlossen, an dem ein mit der Ausgangsklenune des Operationsverstärkers Io verbundener Rückkopplungskondensator C5 liegt. Die nicht invertierte Eingangsklemme des Operationsverstärkers Io liegt an Masse. Der Ausgang des Operationsverstärkers Io ist an eine Eingangsklemme des Komparators 1 angeschlossen, dessen andere Eingangsklemme an Masse liegt, um die Referenzspannung zuzuführen. Die Ausgangsklemme des Komparators 1 ist mit dem Zeitmeßzähler des Steuerkreises ¹I verbunden, ähnlich Fig. 2. Das Tor jedes Schalters Sl und S2 ist mit dem Steuerkreis 4 verbunden und wird in ähnlicher Weise wie in Fig. 2 betätigt.

Im Betrieb wird nach Ausgabe des Kommandos vom Steuerkreis 4, das den Analogschalter 1 in den leitenden Zustand versetzt, während der Analogschalter S im nichtleitenden Zustand gehalten wird, der fotoelektrische Strom der durch das

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fotoelektrische Element durch das auf dieses einfallendes Licht erzeugt wird, an den Operationsverstärker 9 angelegt und durch einen logarithmischen Transduktor Dl in logarithmische Form komprimiert. Der Ausgang des Operationsverstärkers 9 wird in der logarithmischen komprimierten Form über den Schalter Sl an die invertierte Eingangsklemme des Operationsverstärkers angelegt, so daß der Rückkopllungskondensator hierdurcn geladen wird. Nach Aussendung eines Integrations-Beendigungssignals vom Steuerkreis ¹I nach Verstreichen der vorbestimmten Zeitperiode wird der Schalter Sl in den nichtleitenden Zustand gebracht, um das Laden des Integrationskondensators 5 zu beenden. Gleichzeitig wird der Analogschalter S leitend gemacht, so daß die auf dem Kondensator C5 gespeicherte Ladung über den Konstantstromkreis 7 mit einem durch diesen bestimmten Konstantstrom entladen wird. Gleichzeitig mit dem Beginn der Entladung des Kondensators C5 wird der Zeitmeßzähler im Steuerkreis 4, der durch den Komparator 1 gesteuert wird, gestartet für die Zählung der Entladezeit. Wenn die Spannung der Ausgangsklemme des Operationsverstärkers Io die Vergleichsspannung, d.h. das geerdete Potenial erreicht hat, wird der Ausgang des Komparators auf das hohe Niveau gebracht, so daß das Zählen des Zeitmeßzählers im Steuerkreis beendet wird. Dies ermöglicht,die Zeitspanne zu messen, während der das Entladen des Kondensators bewirkt wird. Da das Entladen durch einen Konstantstrom bewirkt

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wird und da daher die gemessene Zeitperiode proportional der auf dem Kondensator C5 gespeicherten Ladung ist und die Zeitmessung bewirkt wird in Termen des Digitalwertes, wird die Lichtmenge, die vom fotoelektrischen Element PTl erhalten wird während der vorbestimmten Zeitspanne, in Digitalwerten ausgedrückt, die proportional dem logarithmisch komprimierten Wert (beispielsweise BV) sind.

Das Laden des Kondensators C5 während des Integrationsschritts und das Entladen während der Zeitmessung kann umgekehrt werden durch Umkehrung der Polarität des fotoelektrischen Elements PTl, des Transduktors Dl und des Konstantstromkreises 7, der in diesem Falle als Konstantstromquelle ausgebildet ist.

Da die Messung des Lichts erhalten wird in Termen eines Digitalwertes, die bei den nachfolgenden Operationen für die gewünschten Zwecke digital verarbeitet werden können, treten erfindungsgemäß keine Mängel auf, die das SN des Kreises verschlechtern können, während der Aufbau der Schaltung einfach ist.

Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform der Fig. 1. Die Schaltung nach Fig, 4 ist im v/esentlichen ähnlich der nach Fig. 1, außer, daß die Schalteingänge für das Schaltregister 5, die aus den Flip-Flops Dl, D2, D3 ... bestehen,

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vom Ausgang B eines !Comparators Cp an die entsprechenden Schalteingangsklemmen C angelegt werden, dessen Eingangsklemmen mit einer Klemme des Kondensators Cl, an den das fotoelektrische Element PTl angeschlossen ist und mit einer Vergleichsspannungsquelle V_REp verbunden. Der Steuerkreis 4 der Fig. 1 ist ersetzt durch Rückstellsignalquellen 11 und 12.

Die Rückstelleingangsklemme R jedes der Flip-Flops Dl, D2, D3 ... ist mit einer Rückstellsignalquelle 11 verbunden, während die Schalteingangsklemme S jedes Flip-Flop Dl, D2, D3 . ·. mit einer Rückstellsignalquelle 12 verbunden ist. Die Schalter Sl und S2 können Analogschalter sein, wie im Falle der Fig. 1, während die Schalter S3, S4 ... leitend werden, wenn die jeweiligen Schaltausgänge Ql, Q2, Q3 ... auf das hohe Niveau gebracht werden durch einen Eingang, der an die Schalteingangsklemme C des jeweiligen Flip-Flop angelegt wird.

Wenn von der Rückstellsignalquelle 11 Stelleingänge von hohem Niveau an die Rücksteööeingangsklemmen D der jeweiligen Flip-Flops Dl, D2, D3 ... angelegt werden, werden die Ausgänge Ql, Q2, Q3 auf hohes Niveau gebracht, um die Schalter S3, S4, S5 ... leitend zu machen, wohingegen die Schalter S3, Si», S5 in den nichtleitenden Zustand kommen, wenn ein Signal von hohem Niveau von der Rückstellsignalquelle 12 an den Satz der Eingangs-

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klemmen S der jeweiligen Flip-Flops Dl, D2, D3 ... angelegt wird.

Der Betrieb, der in Fig. ¹I dargestellten Schaltung ist ähnlich dem in der Fig. 1 dargestellten. In dem in Fig. 5 dargestellten Schritt der Betriebsbereitschaft wird der Schalter S2 in den leitenden Zustand versetzt, so daß die gesamte auf den Kondensatoren Cl, 62, C3 ... vorhandene Restladung entladen wird und das Potential an der Verbindungsstelle A Null ist. In diesem Fall werden die hohen Rückstellsignale der Rückstellsignalquelle 11 an die jeweiligen Flip-Flop Dl, D2, D3 angelegt, so daß die Schaltausgänge Ql, Q2, Q3 ... hohes Niveau haben und die zugehörigen Schalter S3, S¹I, S5 ... leitend werden, wodurch die Kondensatoren C2, C3, C4 ... entladen werden.

Im nächsten Schritt b wird die Rückstellsignalquelle auf einen hohen Wert gebracht, um die zugehörigen Schalter S2, S3, S4 ... in den nichtleitenden Zustand zu versetzen, wodurch ihre Betriebsbereitschalft für die Lichtmessung vervollständigt wird.

Um die Lichtmessung zu beginnen, wird der Schalter Sl in den leitenden Zustand gebracht (siehe Fig. 5)· Daher wird der Schritt der Lichtmessung C (Fig. 5) eingeleitet.

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In diesem Schritt wird der Kondensator Cl zunächst durch den fotoelektrischen Strom ip,der in dem fotoelektrischen Element PTl durch das auf diese einfallende Licht I erzeugt wird, geladen, so daß die Spannung am Punkt A erhöht wird auf einen Wert, der der Intensität des Lichts I entspricht. Wenn die Spannung bei A die Vergleichsspannung V_{R p} (in Fig. 5 bei χ dargestellt) erreicht, erhält der Ausgang B des Komparators Cp das hohe Niveau und die Schalteingangsklemme C des Schaltregisters 5 wird auf das hohe Niveau gebracht, so daß der Ausgang Ql des Flip-Flop Dl das hohe Niveau erreicht und den Schalter S3 leitend macht, um den Kondensator C2 parallel zum Kondensator Cl zu schalten. Daher wird die Gesamtkapazität des Integrationskondensators auf Cl + C2 vergrößert (unter der Annahme, daß die ..Kapazität jedes der Kondensatoren Cl, C2 gleich Cl und C2 ist) und die Spannung ve an der Verbindungsstelle A wird auf

_{vc =} Cl

^VC C1+C2 REF

erniedrigt, wodurch der Ausgang B des Komparators Cp auf das niedrige Niveau gebracht wird, so daß das Laden der Kondensatoren Cl und C2 durch den fotoelektrischen ip andauert, um graduell die Spannung am Punkt A zu erhöhen. Wenn die Spannung bei A die Referenzspannung V_REP erreicht, wird der Komparator Cp geschaltet, um einen Ausgang hohen Niveaus abzugeben,so daß der Ausgang Q2 das hohe Niveau erreicht und den Kondensator C3 über den Schalter S4, der durch das hohe Niveau des Ausgangs

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von Q2 leitend gemacht wird, parallel zum Kondensator Cl zu schalten. Dieser Vorgang wird wiederholt bis die vorbestimmte Zeitspanne T abläuft, bei der der Schalter Sl zum Zeitpunkt Z in den nichtleitenden Zustand gebracht wird, so daß die Lichtmessung oder Integration des fotoelektrischen Stromes ip gestoppt wird.

Der integrierte Wert des fotoelektrischen Stromes ip, d.h. die elektrische Ladung q, die in den Kondensatoren Cl, C2, C3 gespeichert wird, ist

q = T_o ip dt,
wobei

t = Zeit

Der Wert q wird allein bestimmt durch die vorstehende Gleichung, unabhängig von der Spannung bei A und die Anzahl der für die Integration des fotoelektrischen Stromes ip verwendeten Anzahl von Kondensatoren.

Da q = 0 bei t = 0, ist die Durchschnittsintensität des einfallenden Lichts bestimmt durch gyr, wobei die Integrationszeit T willkürlich einstellbar ist.

Durch geeignete Wahl der Vergleichsspannung V_REp kann der Betrieb der Schaltung ausgeführt werden unter Sättigungsspannung jedes Kondensators, so daß genügend Genauigkeit im P 572

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Betrieb in einem weiten Meßbereich sichergestellt ist.

Die Fig. 6 und 7 zeigen weitere Ausführungsformen der Erfindung, wobei Fig. 6 die linke Hälfte der Schaltung zeigt, die im wesentlichen ähnlich der in Fig. 1 dargestellten für die Messung des Lichts ist. Fig. 7 zeigt die rechte Hälfte der Schaltung für die Anzeige verschiedener Belichtungsfaktoren für eine genaue Belichtung zur Steuerung einer fotografischen Vorrichtung, die das System nach der Erfindung umfaßt.

Die in Fig. 6 dargestellte Lichtmeßschaltung ist ähnlich der in Fig. 1 dargestellten, außer, daß der KonstantStromkreis 7 aus den Transistoren T2 und T3 besteht, deren Emitter über einen Analogschalter S6 mit Masse verbunden ist, bei der die Kathode des fotoelektrischen Elements PTl mit dem Kollektor des Transistors T3 verbunden ist.

Die Rückstell-Eingangsklemme R ist mit der Rückstellkommaiiuoklemme des Steuerkreises Ί,an den eine elektrische Stromquelle V angeschlossen ist, verbunden. Ein Meßschalter SW und ein Kondensator C sind parallel an die Rückstellkommandoklemme angeschlossen. Ihre anderen Klemmen liegen an Masse.

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Ein 1 MHz-Oszillator 13, bestehend aus einem Quarzoszillator Q_ mit einer Frequenz von 1 MHz und integrierten Schaltungen 13a, 13b ist mit dem Steuerkreis 4 verbunden. Der Oszillator 13 dient als Zeitimpulsgenerator für den Zeitablauf des gesamten Systems.

Für den synchronen Betrieb des Systems mit dem Betrieb einer externen Vorrichtung ist eine Synchronisations-Eingangsklemme 4a im Steuerkreis 4 ist vorgesehen, während eine Synchronisations-Ausgangsklemme 4b mit einem Verstärkungstransistor T4 vorgesehen ist, um die externe Vorrichtung synchron mit dem Betrieb des vorliegenden Systems zu betätigen.

In Fig. 7 ist eine Schaltmatrix SM mit einem Eingang T für die Verschlußgeschwindigkeit und einem Eingang ASA für die Filmempfindlichkeit vorgesehen. Diese Eingänge werden von der Bedienungsperson durch (nicht dargestellte) Einstellknöpfe über NOR-Kreise N im Steuerkreis 4 eingestellt. Diese Eingänge werden zusammen mit dem Ergebnis der Messung der Lichtintensität, wie sie durch die in Fig. 6 dargestellte Schaltung erhalten wird, verarbeitet. Das ergebnis des Betriebs desSteuerkreises 4 wird über 7 Segmentdekoder-Treiber 14 an F Wertanzeigeelemente H gegeben, um den F-Wert für eine genaue Belichtung der fotografischen Einrichtung anzuzeigen. Weiterhin wird ein Schaltregister 15

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in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Operation durch einen Ausgang des Steuerkreises 4 betätigt. Es steuert den Ausgang eines Digitaltreibers 16 und damit die Anzahl der Figuren des Anzeigeelementes H für den F-Wert, sowie die Bruchteils-Anzeigelampen Ll, L2 und L3· Die Lampe Ll zeigt den Bruchteil 1/3 an, wenn sie aufleuchtet, die Lampe L2 den Bruchteil L2, während die Lampe L3 den Bruchteil 2/3 anzeigt.

Die Rückstellklemme R des Schaltregisters 15 ist mit der Rückstelleingangsklemme R des Schaltregisters 5 verbunden. Der Funktions-Schaltereingang K ist an den Steuerkreis 4 angeschlossen, beispielsweise durch einen (nicht dargestellten) Drehschalter, der betätigt wird.

Der Ausgang des !Comparators 2 ist mit einer Klemme eines OR-Kreises 3A verbunden, dessen andere Eingangsklemme mit der Schalt-Ausgangsklemme Ql und dem Inverterkreis 6 verbunden ist.

Ein Eingang des NAND-Kreises 3B ist mit dem Foto-Triggerkreis G verbunden, während der andere Eingang an den Steuerkreis 1 angeschlossen ist, um ein Kommando von diesem zu erhalten. Die Ausgänge des OR-Kreises 3A und des NAND-Kreises 3B sind mit den Eingängen des OR-Kreises 3 verbunden, dessen Ausgang mit der Schalteingangsklemme C des Schaltregisters 5 verbunden ist.

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Durch Schalten der Stromquelle des Systems auf EIN wird ein Entladekommando vom Steuerkreis Ί abgegeben und die Kondensatoren Cl, C2, C3... werden entladen. Nach Abgabe des folgenden Kommandos für den Beginn der Lichtmessung ist der Schalter Sl auf EIN, die Schalter S2, S3, Sk, S5 werden auf AUS gestellt, so daß der Kondensator Dl über das fotoelektrische Element TPTl durch die elektrische Stromquelle E geladen wird.

Die Kondensatoren C2, C3 ... werden, wie im Falle der Ausführungsform nach Fig. !,nacheinander parallel zum Kondensator Cl geschaltet, wenn die Spannung des Kondensators Cl die Vergleichsspannung REFl des Komparators 2 erreicht.

Nach dem Verstreichen der Integrationszeit wird der Analogschalter Sl auf AUS gestellt, während der Analogschalter 6 leitend gemacht wird, um die Kondensatoren Cl, C2, C3 ... über den Konstantstromkreis 7 zu entladen. Die Zeitperiode für die Entladung des Kondensators wird durch den Komparator 1 bestimmt, der die Vergleichsspannung V_DtrT:)O mit der Spannung des Kondensators Cl vergleicht,

ntr c

Sie wird erhalten durch die Zeitmeßzählung im Steuerkreis 4 in Termen eines Digitalwertes, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben worden ist. Dieser Digitalwert ist kennzeichnend für die Lichtmenge, die das fotoelektrische Element PTl während der Integrationszeit erhält. Die Durchschnittsintensität des Lichts wird im Steuerkreis 4 durch Teilung des so erhaltenen Lichtwertes erhalten.
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Die Informationen über den Belichtungsfaktor, wie die Verschlußgeschwindigkeit T, die Filmempfindlichkeit ASA und dergleichen, werden in den Steuerkreis ¹J eingeführt, so daß die notwendigen Bedingungen, wie der F-Wert für eine genaue Belichtung der fotografischen Vorrichtung im Steuerkreis 4 errechnet v/erden. Die F-Wert-Anzeige und die Bruchteilanzeige werden durch den Ausgang des Steuerkreises 4 über den Segmentdekoder-Treiber 14 und den Digitreiber 16 an die Anzeigeelemente H und die Bruchteilanzeigelampen Ll, L2, L3 gegeben.

Wenn eine künstliche Lichtquelle, beispielsweise eine Blitzlampe oder eine elektronische Blitzvorrichtung wie ein ElektronenbüJtz verwendet werden, wird diese Beleuchtung auf den Foto-Triggerkreis G gegeben, so daß das künstliche Licht ebenfalls mit dem vorliegenden System gemessen werden kann, um eine genaue Belichtung der fotografischen Vorrichtung zu erreichen.

Eine erneute Messung des Lichts kann durch Betätigung des Schalters SW ebenfalls durchgeführt vrerden. Wenn ein Signal an die äußere Synchronisations-Eingangsklemme 4a gegeben wird, wird das Lichtmeßsystem betriebsbereit gemacht und gleichzeitig wird ein Synchronisationssignal von der externen Synchronisationsausgangsklemme 4b abgegeben. Auf diese V/eise kann eine externe Kunstlichtquelle synchron»mit dem Ausgangssignal für die genaue Belichtung der fotografischen Vorrichtung eingeschaltet werden, da das so ausgesandte

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Licht vom Foto-Triggerkreis G erhalten wird.

Das vorliegende System kann nicht nur in eine fotografische Einrichtung, sondern auch in eine Belichtungsmessereinheit eingebaut werden.

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Claims

PATENTANWALT DR. GERHARD SCIIASF3R DIPLOMPHYSIKER

8023 München - Pullach Seitnerstraße 13 Telefon 7 93 09 01

L_572

COPAL COMPANY LIMITED Wo. lo-2o, Chimura 2-chome Itabashi-ku, Tokyo, Japan

Anordnung zur Messung der Intensität von Licht

Patentansprüche

Anordnung zur Messung der Intensität von Licht mit Integration des in einem fotoelektrischen Element erzeugten Stromi über eine bestimmte Zeitspanne mittels eines Kondensators, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladung oder Beladung des Kondensators über einen Konstantstromkreis erfolgt und die Zeitspanne, die benötigt v/ird um die Spannung am Kondensator gleich einer vorbestimmten Spannung zu machen in Termen eines Digitalwertes gemessen v/ird.

Sch/Kp

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"ORIGINAL INSPECTED
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Konstantstromkreis ein Stromkreis ist, durch den ein elektrischer Strom konstanten Wertes fließt.
3· Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der konstante Wert des elektrischen Stromes ein fester Wert ist,
4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

der konstante Wert des elektrischen Stromes ein veränderbar einstellbarer Wert ist.
5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Konstantstromkreis eine elektrische Stromquelle ist, die einen konstanten elektrischen Strom abgibt.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der konstante Wert des elektrischen Stromes einen festen Wert hat.
7. Anordnung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß der konstante Wert des elektrischen Stromes veränderbar einstellbar ist.

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~³~ 2733*48
8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator aus einer Anzahl von parallel schaltbaren Kondensatoren besteht, die nacheinander einem ersten Kondensator parallel geschaltet v/erden, wobei jeder der Kondensatoren mit einem Schaltregister verbunden ist und ein Komparator zv/ischen das Schaltregister und die Kondensatoren geschaltet ist, durch den die aufeinanderfolgenden Kondensatoren jeweils dann zugeschaltet werden, wenn die Spannung des jeweiligen parallel geschalteten Kondensators einen vorbestimmten Wert erreicht, auf den der Komparator eingestellt ist.
9· Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fotoelektrische Element ein Element des Verbindungstyps ist.
10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

der Beginn der Integration des fotoelektrischen Stromes durch Abgabe eines externen Trigger-Signals und gleichzeitiges Beleuchten durch eine externe Lichtquelle erfolgt.
11. Anordnung nach Anspruch 1 für das Zusammenwirken mit einer fotografischen Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Belichtungsfaktor, beispielsweise die Filmempfindlichkeit, die Verschlußgeschwindigkeit oder die Blendenöffnung einer Objektivlinse mittels eines Operationskreises

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dem digital angezeigten Zeitwert hinzugefügt wird und diesen in Abhängigkeit von dem Belichtungsfaktor verändert und die so erhaltene Information angezeigt wird.

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