曝光定時電路的製作方法

2023-05-11 14:43:01

專利名稱：曝光定時電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及照相術，特別是涉及照相機，其中包括按照布景光的強度控制曝光的機構。
絕大部分可重複使用的照相機包括曝光控制機構。現有的方式通常都是專門為照相機而設計的。通常是使用常規的集成電路或微處理器和光電元件一起來檢測布景光的強度並且確定最佳的曝光參數。然後用這些參數去調節光圈和/或快門，用於控制片窗尺寸和快門速度。
另一方面，為了降低成本，一次性使用和低標準的可重複使用的照相機通常都省去了曝光控制機構。它們轉而依賴於新式膠捲的寬曝光寬容度以及在處理和印相期間採用的密度校正。也可以根據觀察到的布景照明採用人工設定來調節曝光片窗。
儘管以上概述了可以滿足預定用途的手段，消費者仍在期待能降低照相機價格的新產品。例如，人們期待廉價的一次性的照相機能提供昂貴的高級產品的類似性能。
根據觀測條件的手動設定不夠方便並且經常不夠準確。所需的設定可能被忘記，或是設定了特定的條件，而在條件變化時卻忘了改變。
處理和印相可以在某種程度上校正曝光的過度和不足，但是校正的有效性是有限的並且不一定能滿足要求。為了校正曝光過度需要延長印相時間，並且印相紙必須具有足夠的寬容度才能適應校正的要求。印相校正對不用印相的透明正片是無效的。
照相機的部件是按照某些標準大量製造的，但是比不上其他電子元件。按照普通消費者能接受的價格因素來看，電子元件還沒有達到人們所習慣的水平。
本發明的目的是克服上述的多種問題。簡要地說，按照本發明的一方面，照相機的特徵在於一個曝光控制機構包括單穩態多諧振蕩器，採用與布景光強度成反比關係的輸出脈衝來控制曝光。按照更具體的特徵，多諧振蕩器是555型的集成電路IC。用光電元件檢測布景光強度，且光電元件按照光強度的反函數確定輸出脈衝的寬度。在一個實施例中，光電元件的作用是調節一個由包括光電元件的阻容(RC)電路所確定的時間常數。在另一實施例中，用光電元件確定一個比較器的控制基準。本發明的其他特徵還包括一個具有一個或多個可在開、閉位置之間移動的葉片的快門，以及一個用輸出脈衝激勵的電磁體。電磁體驅動葉片打開一段直接與脈衝寬度有關的時間期間。對葉片開口進行構形使之提供所需的片窗尺寸和快門速度。
本發明使用消費性電子產品市場中廣泛應用的普通電氣元件，吸取了已被大量製造的現有產品的優點，並能有效地降低費用。
通過以下對優選和可選實施例的詳細描述，並且參照附加的權利要求書和附圖，可以更進一步理解和認識到本發明的上述及其他優點和特徵。


圖1是按照本發明優選實施例的一個曝光控制機構的原理圖，它包括由光電元件控制的一個單穩態多諧振蕩器；
圖2是類似於圖1的一個原理圖，它表示了多諧振蕩器的細節；圖3是包括圖1所示曝光控制機構的一臺照相機的示意圖；圖4是快門以及由圖1的機構來操作的快門驅動器的一個放大的正視圖；圖5-8是表示圖4的快門和驅動器的操作順序的示意圖；圖9是按照本發明的一個可選實施例的曝光控制機構的原理圖；圖10是按照圖9的可選實施例的快門和驅動器的正視圖；圖11是本發明另一可選實施例的曝光控制機構的原理圖。
參照本發明的優選實施例，從圖3和4開始看，照相機10的作用是使照相膠片12曝光。該照相機包括相互配合的子系統，這些系統包括膠片輸送機構14、曝光機構16和一個容納能量源20的間隔艙18。
輸片機構14從供片室22通過曝光平面24向收片室26內按順序逐格地移動膠片12。膠片的順序移動由測量器件28來控制，它使膠片移動一個適當的量以便進行下一次曝光，然後停止膠片的進一步移動直到完成曝光。
曝光機構16包括一個用於引發曝光的元件30、用於把布景圖像聚焦在曝光平面24上的光學裝置32、曝光控制器34以及一或多個遮光件36。曝光控制器34包括脈衝發生器38、光電元件40及快門驅動器44。曝光元件30的動作會引起多個順序操作，最終實現膠片對所需布景的曝光控制。光電元件40檢測布景光的強度，包括環境或有效光以及輔助或人工照明。脈衝發生器產生一個輸出脈衝，其脈衝寬度與光電元件檢測到的強度成反比，以及一個響應該輸出脈衝的快門驅動器44用於操作遮光件36使膠片曝光。曝光是通過光圈進行的，曝光時間由脈衝發生器38的輸出脈衝來確定。
在圖4中更清楚地表示了遮光件36和快門驅動器44。基板46限定了由重疊的快門葉片50和52蓋住的最大光圈48。葉片具有配套的開口54和56，開口彼此構成鏡像圖形，從一端58開始是小切口或是V形，然後逐漸平滑形成另一端60的半圓形，很象淚滴的形狀。第一和第二樞軸62和64把葉片50和52安裝在基板46上，使葉片在圖4和5所示的閉合或光圈遮擋位置與圖6-8中所示的多個打開或膠片曝光位置之間繞樞軸運動。在圖5的閉合位置，葉片開口彼此錯位或是不對準，使重疊的葉片50和52完全蓋住最大光圈48，遮住光圈。當葉片被打開時，它們彼此相向繞樞軸轉動，逐漸對齊開口54和56的較大部分。對於圖6的小曝光光圈，快門葉片50和52繞樞軸轉動一個小圓弧，僅對齊開口54和56的V形端58。葉片把重疊的切口限定在最大光圈48的中心位置。在圖8的大曝光光圈條件下，快門葉片50和52繞樞軸轉過較大的圓弧，使開口的半圓形端60對齊。在達到寬開口極限時，銷66和68限制了葉片的進一步移動，使半圓形端60對齊，限定了一個比基板46中的最大光圈48稍大的圓形光圈。如圖5-8所示，兩個葉片50和52的相對位置和移動同時限定了曝光光圈的尺寸和快門速度。類似地，葉片開口54和56的構形和相對位置限定了曝光程序，即確定了光圈打開的快慢、片窗尺寸與快門速度之間的關係以及低亮度級曝光與高亮度級曝光相比的相對差別。為了提供合適的曝光參數，可以修整葉片開口的尺寸、開口在十片中的位置、樞軸點以及葉片的其他特性。
快門驅動器44(圖4)包括一功率電晶體70和一個電磁致動器72，後者包括永磁體74、杆臂76、驅動銷78、電樞線圈80及電樞鐵心82。永磁體74和杆臂76被安裝在樞軸62上，以便從圖4所示的位置順時針轉動。銷78被固定到杆臂上與其一起順時針轉動，銷78被安放在基板中的弓形槽83中。在操作時，來自脈衝發生器38的一個脈衝使功率電晶體70導通，把電樞鐵心82連接到能量源20。線圈使鐵芯82磁化，在鐵心的臂84和86中產生相反的磁極。臂84和86中的磁極吸收或排斥永磁體74中的對應磁極，如圖4所示使永磁體74順時針轉動。與永磁體74一起移動的杆臂76和銷78也會繞樞軸順時針轉動。驅動銷78被接收到快門葉片50和52的第一和第二槽88和90中。當該銷順時針移動時，它使快門葉片繞著樞軸62和64轉動，使葉片開口54和56彼此相向移動，如上所述，逐漸對齊並增大曝光光圈的尺寸。當驅動脈衝恢復為零時，功率電晶體70關斷，電樞線圈80被去激勵不再使電樞鐵心82磁化，並且使快門驅動器和快門葉片在磁路中磁阻的偏置作用下朝向其原始閉合位置移動。
儘管快門葉片50和52的打開時間直接與脈衝發生器38的輸出脈衝寬度有關，但這種關係不一定要是線性的。在快門速度高時，也就是打開時間短的情況下，與電路響應時間相比，機械慣性的影響較大。在快門速度低的情況下，意味著打開時間較長，機械慣性的影響相對較小，快門打開時間與脈衝寬度的關係更加密切。如果打開的時間很長，脈衝寬度足以在由脈衝發生器確定的期間內使葉片保持全開狀態。
在圖1和2中詳細描述了產生輸出脈衝的脈衝發生器38。脈衝發生器包括一個構成單穩態多諧振蕩器的555型集成電路94，用於產生一個方波形狀的輸出脈衝，其脈衝寬度與光電元件40檢測到的布景光強度成反比關係。光電元件40被連接到集成電路94的基準控制腳5，光電元件40處於地和限流電阻96之間。光電元件可以是光敏電晶體，如圖所示，它在亮度級升高時逐漸導通，或者是由其它類型的亮度敏感元件構成，在腳5上產生一個與布景光強度成反比關係的信號。光敏電晶體的逐漸導通使加到腳5上的地信號逐漸導通，這樣就與光電元件上的光強度成反比地降低了腳5上的電壓基準。電阻98和電容100限定了一個RC時間常數，該時間常數決定了腳6上的門限電壓朝著腳5上的基準控制電壓增加的速率。
在操作中，脈衝發生器38最初處於穩態。腳3的輸出為低，功率電晶體70不導通。曝光引發元件30的瞬時動作使脈衝發生器38被置於非穩態。腳3的輸出變高，使功率電晶體70導通。電路保持在非穩態的持續時間由以下條件決定1)前述的由電阻98和電容100限定的RC時間常數，以及2)腳5上的控制基準，它是布景光強度的反函數。然後，電路復位到穩態，腳3的輸出恢復為低，使功率電晶體70關斷。
圖2是一個與圖1相同的電路，表示了555型集成電路的進一步細節，它包括兩個比較器104和106、一個觸發器108和一個輸出級110。由於555型集成電路在各種其他應用中是廣為公知的，無需在此說明其工作原理的細節。在圖中它構成了一個單穩態多諧振蕩器，曝光引發元件30被瞬時切換到地接點112上。當反相輸入到比較器104的腳2(上的電壓)降到了非反相輸入以下時，就設定觸發器108，在輸出腳3產生一個電壓。觸發器108的設定同時還使電晶體114關斷，斷開腳7與地的連接。電容100開始按照由電容和電阻值確定的速率通過電阻98充電。電容100上的電壓加在非反相輸入到比較器106的腳6上，當該電壓超過了反相輸入端上的控制基準時，觸發器108被復位。腳3上的輸出電壓下降到零以下，電晶體114開始導通，使電容100放電。
如優選實施例中所述，光電元件40與布景光強度成反比地調節腳5上的控制基準。強度較高時產生較低的基準。其結果是縮短了電路的非穩態時間，縮短了腳3上的輸出脈衝寬度，縮短了電樞線圈80受激勵的時間，並且縮短了快門打開及維持其最大光圈的時間。這種方案與可選實施例相比能保持精確的控制。
圖9和10表示本發明的一個可選實施例，使用帶有永磁體202的單個快門葉片200，利用電樞鐵心208的兩臂204和206之間的磁場來驅動永磁體202。與優選實施例中相同，磁場是由電樞線圈210產生的，採用來自單穩態多諧振蕩器212的輸出脈衝激勵電樞線圈210。然而，在這一可選實施例中，光電元件214是一個硫化鎘元件，其電阻與光強度相反地改變，該元件在電路中被作為一個決定RC時間常數的電路元件。RC電路中的電阻元件是一個固定電阻216和元件214的組合，而電容元件由電容218構成。在這一可選實施例中，腳5上的基準電壓保持不變。
與優選實施例中一樣，曝光周期是由曝光引發元件220引發的，並且輸出脈衝通過功率電晶體激勵線圈。
與其它實施例相比，如果需要較寬的曝光調節範圍，這個第一可選實施例較好。
本發明的第二可選實施例由圖11中的脈衝發生器300表示。第二可選實施例與第一可選實施例相似，使用硫化鎘元件302，其電阻值與布景光強度成反比地變化。然而，元件302和串聯電阻304與第二電阻306相併聯，所有這些電阻與電容308一起形成電路的RC時間常數。電路的其它部件與優選實施例和第一可選例相同，無需進一步說明其細節。
在第二可選例中，電阻306是有選擇的，在低亮度級時對時間常數的影響較大，而元件302和電阻304的組合在高亮度級時對時間常數的影響較大。通過對電阻304和306的阻值的適當選擇，可以修整脈衝發生器電路300的特性，使其滿足所需的曝光特性。用本例可以提供寬範圍的曝光控制，類似於第一可選例，但能夠更靈活地修整曝光程序。
可以看出，本發明的曝光控制機構可以用現有的脈衝發生器來製造，例如採用構成一個單穩態多諧振蕩器的555型集成電路。曝光是由輸出脈衝的寬度來控制的，在曝光啟動時產生脈衝的前沿，而脈衝的後沿是布景光強度的函數。這樣就在適合一次性和低標準的重複使用照相機的價格範圍內提供了一種實用的曝光控制機構。
儘管本發明是按照優選和可選實施例的方式來描述的，熟悉本領域的人員仍可對其做出修改和轉用。權利要求書的意圖是要覆蓋住所有這些屬於本發明實質精神和範圍之內的修改和應用。
附圖中的部件目錄10 照相機 56 開口12 膠片58 V形端14 輸片機構60 半圓形端16 曝光機構62 樞軸18 間隔艙 64 樞軸20 能源66 限位銷22 供片室 68 限位銷24 曝光平面70 功率電晶體26 收片室 72 電磁致動器28 測量器件74 永磁體30 曝光引發元件76 杆臂32 光學裝置78 驅動銷34 曝光控制80 電樞線圈36 遮光件 82 電樞鐵心38 脈衝發生器 83 弓形槽40 光電元件84 第一擴展44 快門驅動器 86 第二擴展46 基板88 槽48 最大光圈90 槽50 快門葉片94 555型IC52 快門葉片96 電阻54 開口98 電阻100 電容 212 多諧振蕩器104 比較器213 555型IC106 比較器214 光電元件108 觸發器216 電阻110 輸出級218 電容112 接點 220 曝光引發元件114 電晶體222 功率電晶體200 快門葉片 300 脈衝發生器202 永磁體302 硫化鎘元件204和206臂 304 電阻208 電樞鐵心 306 電阻210 電樞線圈 308 電容
權利要求
1.一種照相機包括按照布景光強度控制曝光的機構，其特徵是所述曝光控制機構包括產生一個輸出脈衝的單穩態多諧振蕩器，該輸出脈衝的參數與上述強度有關；以及其中所述的曝光控制是所述參數的函數。
2.按照權利要求1的照相機，其特徵是所述參數包括與所述強度成反比關係的脈衝寬度。
3.按照權利要求2的照相機，其特徵是，所述多諧振蕩器是555型定時器，所述強度是由光電元件檢測的，並且所述光電元件被連接到所述多諧振蕩器，從而控制所述輸出脈衝的寬度，使其與所述強度成反比關係。
4.按照權利要求3的照相機，其特徵是所述光電元件改變所述機構的時間常數，與所述光強度成正比地縮短所述時間常數。
5.按照權利要求3的照相機，其特徵是所述多諧振蕩器有一個控制基準，並且由所述光電元件產生所述基準，與所述光強度成正比地降低所述基準。
6.按照權利要求1的照相機，其特徵是所述機構包括一個有葉片的快門，葉片在閉合和打開位置之間可以移動，以及一個電磁體，用於從所述閉合位置向所述打開位置驅動所述葉片，用所述輸出脈衝激勵所述電磁體，從而驅動所述葉片打開，打開的時間直接與所述脈衝的寬度有關。
全文摘要
一種照相機包括一個單穩態多諧振蕩器，用於以和布景光強度成反比關係的輸出脈衝控制曝光。多諧振蕩器是555型定時器，並由一個光電元件按照光強的反函數確定輸出脈衝的寬度。在一個實施例中，光電元件起到控制基準的作用。本發明的另一特徵是用一個按照輸出脈衝被激勵的電磁體來驅動快門打開。電磁體的激勵時間直接與脈衝寬度有關。
文檔編號G03B15/05GK1153317SQ9610142
公開日1997年7月2日 申請日期1996年2月14日 優先權日1996年2月14日
發明者D·R·多維 申請人:伊斯曼柯達公司