专利名称：曝光定时电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及照相术，特别是涉及照相机，其中包括按照布景光的强度控制曝光的机构。
绝大部分可重复使用的照相机包括曝光控制机构。现有的方式通常都是专门为照相机而设计的。通常是使用常规的集成电路或微处理器和光电元件一起来检测布景光的强度并且确定最佳的曝光参数。然后用这些参数去调节光圈和/或快门，用于控制片窗尺寸和快门速度。
另一方面，为了降低成本，一次性使用和低标准的可重复使用的照相机通常都省去了曝光控制机构。它们转而依赖于新式胶卷的宽曝光宽容度以及在处理和印相期间采用的密度校正。也可以根据观察到的布景照明采用人工设定来调节曝光片窗。
尽管以上概述了可以满足预定用途的手段，消费者仍在期待能降低照相机价格的新产品。例如，人们期待廉价的一次性的照相机能提供昂贵的高级产品的类似性能。
根据观测条件的手动设定不够方便并且经常不够准确。所需的设定可能被忘记，或是设定了特定的条件，而在条件变化时却忘了改变。
处理和印相可以在某种程度上校正曝光的过度和不足，但是校正的有效性是有限的并且不一定能满足要求。为了校正曝光过度需要延长印相时间，并且印相纸必须具有足够的宽容度才能适应校正的要求。印相校正对不用印相的透明正片是无效的。
照相机的部件是按照某些标准大量制造的，但是比不上其他电子元件。按照普通消费者能接受的价格因素来看，电子元件还没有达到人们所习惯的水平。
本发明的目的是克服上述的多种问题。简要地说，按照本发明的一方面，照相机的特征在于一个曝光控制机构包括单稳态多谐振荡器，采用与布景光强度成反比关系的输出脉冲来控制曝光。按照更具体的特征，多谐振荡器是555型的集成电路IC。用光电元件检测布景光强度，且光电元件按照光强度的反函数确定输出脉冲的宽度。在一个实施例中，光电元件的作用是调节一个由包括光电元件的阻容(RC)电路所确定的时间常数。在另一实施例中，用光电元件确定一个比较器的控制基准。本发明的其他特征还包括一个具有一个或多个可在开、闭位置之间移动的叶片的快门，以及一个用输出脉冲激励的电磁体。电磁体驱动叶片打开一段直接与脉冲宽度有关的时间期间。对叶片开口进行构形使之提供所需的片窗尺寸和快门速度。
本发明使用消费性电子产品市场中广泛应用的普通电气元件，吸取了已被大量制造的现有产品的优点，并能有效地降低费用。
通过以下对优选和可选实施例的详细描述，并且参照附加的权利要求书和附图，可以更进一步理解和认识到本发明的上述及其他优点和特征。
图1是按照本发明优选实施例的一个曝光控制机构的原理图，它包括由光电元件控制的一个单稳态多谐振荡器；
图2是类似于图1的一个原理图，它表示了多谐振荡器的细节；图3是包括图1所示曝光控制机构的一台照相机的示意图；图4是快门以及由图1的机构来操作的快门驱动器的一个放大的正视图；图5-8是表示图4的快门和驱动器的操作顺序的示意图；图9是按照本发明的一个可选实施例的曝光控制机构的原理图；图10是按照图9的可选实施例的快门和驱动器的正视图；图11是本发明另一可选实施例的曝光控制机构的原理图。
参照本发明的优选实施例，从图3和4开始看，照相机10的作用是使照相胶片12曝光。该照相机包括相互配合的子系统，这些系统包括胶片输送机构14、曝光机构16和一个容纳能量源20的间隔舱18。
输片机构14从供片室22通过曝光平面24向收片室26内按顺序逐格地移动胶片12。胶片的顺序移动由测量器件28来控制，它使胶片移动一个适当的量以便进行下一次曝光，然后停止胶片的进一步移动直到完成曝光。
曝光机构16包括一个用于引发曝光的元件30、用于把布景图像聚焦在曝光平面24上的光学装置32、曝光控制器34以及一或多个遮光件36。曝光控制器34包括脉冲发生器38、光电元件40及快门驱动器44。曝光元件30的动作会引起多个顺序操作，最终实现胶片对所需布景的曝光控制。光电元件40检测布景光的强度，包括环境或有效光以及辅助或人工照明。脉冲发生器产生一个输出脉冲，其脉冲宽度与光电元件检测到的强度成反比，以及一个响应该输出脉冲的快门驱动器44用于操作遮光件36使胶片曝光。曝光是通过光圈进行的，曝光时间由脉冲发生器38的输出脉冲来确定。
在图4中更清楚地表示了遮光件36和快门驱动器44。基板46限定了由重叠的快门叶片50和52盖住的最大光圈48。叶片具有配套的开口54和56，开口彼此构成镜像图形，从一端58开始是小切口或是V形，然后逐渐平滑形成另一端60的半圆形，很象泪滴的形状。第一和第二枢轴62和64把叶片50和52安装在基板46上，使叶片在图4和5所示的闭合或光圈遮挡位置与图6-8中所示的多个打开或胶片曝光位置之间绕枢轴运动。在图5的闭合位置，叶片开口彼此错位或是不对准，使重叠的叶片50和52完全盖住最大光圈48，遮住光圈。当叶片被打开时，它们彼此相向绕枢轴转动，逐渐对齐开口54和56的较大部分。对于图6的小曝光光圈，快门叶片50和52绕枢轴转动一个小圆弧，仅对齐开口54和56的V形端58。叶片把重叠的切口限定在最大光圈48的中心位置。在图8的大曝光光圈条件下，快门叶片50和52绕枢轴转过较大的圆弧，使开口的半圆形端60对齐。在达到宽开口极限时，销66和68限制了叶片的进一步移动，使半圆形端60对齐，限定了一个比基板46中的最大光圈48稍大的圆形光圈。如图5-8所示，两个叶片50和52的相对位置和移动同时限定了曝光光圈的尺寸和快门速度。类似地，叶片开口54和56的构形和相对位置限定了曝光程序，即确定了光圈打开的快慢、片窗尺寸与快门速度之间的关系以及低亮度级曝光与高亮度级曝光相比的相对差别。为了提供合适的曝光参数，可以修整叶片开口的尺寸、开口在十片中的位置、枢轴点以及叶片的其他特性。
快门驱动器44(图4)包括一功率晶体管70和一个电磁致动器72，后者包括永磁体74、杆臂76、驱动销78、电枢线圈80及电枢铁心82。永磁体74和杆臂76被安装在枢轴62上，以便从图4所示的位置顺时针转动。销78被固定到杆臂上与其一起顺时针转动，销78被安放在基板中的弓形槽83中。在操作时，来自脉冲发生器38的一个脉冲使功率晶体管70导通，把电枢铁心82连接到能量源20。线圈使铁芯82磁化，在铁心的臂84和86中产生相反的磁极。臂84和86中的磁极吸收或排斥永磁体74中的对应磁极，如图4所示使永磁体74顺时针转动。与永磁体74一起移动的杆臂76和销78也会绕枢轴顺时针转动。驱动销78被接收到快门叶片50和52的第一和第二槽88和90中。当该销顺时针移动时，它使快门叶片绕着枢轴62和64转动，使叶片开口54和56彼此相向移动，如上所述，逐渐对齐并增大曝光光圈的尺寸。当驱动脉冲恢复为零时，功率晶体管70关断，电枢线圈80被去激励不再使电枢铁心82磁化，并且使快门驱动器和快门叶片在磁路中磁阻的偏置作用下朝向其原始闭合位置移动。
尽管快门叶片50和52的打开时间直接与脉冲发生器38的输出脉冲宽度有关，但这种关系不一定要是线性的。在快门速度高时，也就是打开时间短的情况下，与电路响应时间相比，机械惯性的影响较大。在快门速度低的情况下，意味着打开时间较长，机械惯性的影响相对较小，快门打开时间与脉冲宽度的关系更加密切。如果打开的时间很长，脉冲宽度足以在由脉冲发生器确定的期间内使叶片保持全开状态。
在图1和2中详细描述了产生输出脉冲的脉冲发生器38。脉冲发生器包括一个构成单稳态多谐振荡器的555型集成电路94，用于产生一个方波形状的输出脉冲，其脉冲宽度与光电元件40检测到的布景光强度成反比关系。光电元件40被连接到集成电路94的基准控制脚5，光电元件40处于地和限流电阻96之间。光电元件可以是光敏晶体管，如图所示，它在亮度级升高时逐渐导通，或者是由其它类型的亮度敏感元件构成，在脚5上产生一个与布景光强度成反比关系的信号。光敏晶体管的逐渐导通使加到脚5上的地信号逐渐导通，这样就与光电元件上的光强度成反比地降低了脚5上的电压基准。电阻98和电容100限定了一个RC时间常数，该时间常数决定了脚6上的门限电压朝着脚5上的基准控制电压增加的速率。
在操作中，脉冲发生器38最初处于稳态。脚3的输出为低，功率晶体管70不导通。曝光引发元件30的瞬时动作使脉冲发生器38被置于非稳态。脚3的输出变高，使功率晶体管70导通。电路保持在非稳态的持续时间由以下条件决定1)前述的由电阻98和电容100限定的RC时间常数，以及2)脚5上的控制基准，它是布景光强度的反函数。然后，电路复位到稳态，脚3的输出恢复为低，使功率晶体管70关断。
图2是一个与图1相同的电路，表示了555型集成电路的进一步细节，它包括两个比较器104和106、一个触发器108和一个输出级110。由于555型集成电路在各种其他应用中是广为公知的，无需在此说明其工作原理的细节。在图中它构成了一个单稳态多谐振荡器，曝光引发元件30被瞬时切换到地接点112上。当反相输入到比较器104的脚2(上的电压)降到了非反相输入以下时，就设定触发器108，在输出脚3产生一个电压。触发器108的设定同时还使晶体管114关断，断开脚7与地的连接。电容100开始按照由电容和电阻值确定的速率通过电阻98充电。电容100上的电压加在非反相输入到比较器106的脚6上，当该电压超过了反相输入端上的控制基准时，触发器108被复位。脚3上的输出电压下降到零以下，晶体管114开始导通，使电容100放电。
如优选实施例中所述，光电元件40与布景光强度成反比地调节脚5上的控制基准。强度较高时产生较低的基准。其结果是缩短了电路的非稳态时间，缩短了脚3上的输出脉冲宽度，缩短了电枢线圈80受激励的时间，并且缩短了快门打开及维持其最大光圈的时间。这种方案与可选实施例相比能保持精确的控制。
图9和10表示本发明的一个可选实施例，使用带有永磁体202的单个快门叶片200，利用电枢铁心208的两臂204和206之间的磁场来驱动永磁体202。与优选实施例中相同，磁场是由电枢线圈210产生的，采用来自单稳态多谐振荡器212的输出脉冲激励电枢线圈210。然而，在这一可选实施例中，光电元件214是一个硫化镉元件，其电阻与光强度相反地改变，该元件在电路中被作为一个决定RC时间常数的电路元件。RC电路中的电阻元件是一个固定电阻216和元件214的组合，而电容元件由电容218构成。在这一可选实施例中，脚5上的基准电压保持不变。
与优选实施例中一样，曝光周期是由曝光引发元件220引发的，并且输出脉冲通过功率晶体管激励线圈。
与其它实施例相比，如果需要较宽的曝光调节范围，这个第一可选实施例较好。
本发明的第二可选实施例由图11中的脉冲发生器300表示。第二可选实施例与第一可选实施例相似，使用硫化镉元件302，其电阻值与布景光强度成反比地变化。然而，元件302和串联电阻304与第二电阻306相并联，所有这些电阻与电容308一起形成电路的RC时间常数。电路的其它部件与优选实施例和第一可选例相同，无需进一步说明其细节。
在第二可选例中，电阻306是有选择的，在低亮度级时对时间常数的影响较大，而元件302和电阻304的组合在高亮度级时对时间常数的影响较大。通过对电阻304和306的阻值的适当选择，可以修整脉冲发生器电路300的特性，使其满足所需的曝光特性。用本例可以提供宽范围的曝光控制，类似于第一可选例，但能够更灵活地修整曝光程序。
可以看出，本发明的曝光控制机构可以用现有的脉冲发生器来制造，例如采用构成一个单稳态多谐振荡器的555型集成电路。曝光是由输出脉冲的宽度来控制的，在曝光启动时产生脉冲的前沿，而脉冲的后沿是布景光强度的函数。这样就在适合一次性和低标准的重复使用照相机的价格范围内提供了一种实用的曝光控制机构。
尽管本发明是按照优选和可选实施例的方式来描述的，熟悉本领域的人员仍可对其做出修改和转用。权利要求书的意图是要覆盖住所有这些属于本发明实质精神和范围之内的修改和应用。
附图中的部件目录10 照相机 56 开口12 胶片58 V形端14 输片机构60 半圆形端16 曝光机构62 枢轴18 间隔舱 64 枢轴20 能源66 限位销22 供片室 68 限位销24 曝光平面70 功率晶体管26 收片室 72 电磁致动器28 测量器件74 永磁体30 曝光引发元件76 杆臂32 光学装置78 驱动销34 曝光控制80 电枢线圈36 遮光件 82 电枢铁心38 脉冲发生器 83 弓形槽40 光电元件84 第一扩展44 快门驱动器 86 第二扩展46 基板88 槽48 最大光圈90 槽50 快门叶片94 555型IC52 快门叶片96 电阻54 开口98 电阻100 电容 212 多谐振荡器104 比较器213 555型IC106 比较器214 光电元件108 触发器216 电阻110 输出级218 电容112 接点 220 曝光引发元件114 晶体管222 功率晶体管200 快门叶片 300 脉冲发生器202 永磁体302 硫化镉元件204和206臂 304 电阻208 电枢铁心 306 电阻210 电枢线圈 308 电容
权利要求
1.一种照相机包括按照布景光强度控制曝光的机构，其特征是所述曝光控制机构包括产生一个输出脉冲的单稳态多谐振荡器，该输出脉冲的参数与上述强度有关；以及其中所述的曝光控制是所述参数的函数。
2.按照权利要求1的照相机，其特征是所述参数包括与所述强度成反比关系的脉冲宽度。
3.按照权利要求2的照相机，其特征是，所述多谐振荡器是555型定时器，所述强度是由光电元件检测的，并且所述光电元件被连接到所述多谐振荡器，从而控制所述输出脉冲的宽度，使其与所述强度成反比关系。
4.按照权利要求3的照相机，其特征是所述光电元件改变所述机构的时间常数，与所述光强度成正比地缩短所述时间常数。
5.按照权利要求3的照相机，其特征是所述多谐振荡器有一个控制基准，并且由所述光电元件产生所述基准，与所述光强度成正比地降低所述基准。
6.按照权利要求1的照相机，其特征是所述机构包括一个有叶片的快门，叶片在闭合和打开位置之间可以移动，以及一个电磁体，用于从所述闭合位置向所述打开位置驱动所述叶片，用所述输出脉冲激励所述电磁体，从而驱动所述叶片打开，打开的时间直接与所述脉冲的宽度有关。
全文摘要
一种照相机包括一个单稳态多谐振荡器，用于以和布景光强度成反比关系的输出脉冲控制曝光。多谐振荡器是555型定时器，并由一个光电元件按照光强的反函数确定输出脉冲的宽度。在一个实施例中，光电元件起到控制基准的作用。本发明的另一特征是用一个按照输出脉冲被激励的电磁体来驱动快门打开。电磁体的激励时间直接与脉冲宽度有关。
文档编号G03B15/05GK1153317SQ9610142
公开日1997年7月2日 申请日期1996年2月14日 优先权日1996年2月14日
发明者D·R·多维 申请人:伊斯曼柯达公司