Brevet FR2684460A1 — publié le 19930604

DISPOSITIF D'EXPOSITION AUTOMATIQUE A OBTURATEUR ET DIAPHRAGME IRIS COMBINES La présente invention se rapporte d'une manière générale à un dispositif d'exposition d'un dispositif de prise de vue tel qu'un appareil photo, et d'une manière plus précise à un dispositif d'exposition comprenant un obturateur et un diaphragme iris combinés dans un corps. En général, un obturateur et un diaphragme iris sont des éléments de structure essentiels dans un dispositif de prise de vue tel qu'un appareil photo Un réglage optimal de l'exposition est le point essentiel à résoudre pour l'appareil photo, et l'exposition dépend du fonctionnement de l'obturateur et du diaphragme iris Comme cela est d'une manière générale connue, l'obturateur commande la durée de l'exposition et l'iris détermine une profondeur de champ et une superficie d'ouverture La valeur d'exposition est déterminée par la durée de l'exposition et la superficie de l'ouverture En outre, la profondeur de champ est inversement proportionnelle à la superficie d'ouverture. Dans les appareils photo de type récent, l'état de l'obturateur et de l'iris est déterminé au choix de l'utilisateur Cependant, une technique de réglage automatique utilisant des éléments électroniques a été, de manière récente, généralisée. En faisant référence à la figure 1, un dispositif d'exposition automatique classique comprend un détecteur d'exposition 10, un microprocesseur 20, une table de ROM (mémoire morte) 30, une section iris 40 et une section obturateur 50 Lorsque le détecteur d'exposition 10 détecte l'exposition d'un objet, le microprocesseur 20 commande le fonctionnement de la section iris 40 et de la section obturateur 50 en fonction des données liées à l'obturateur et à l'iris, enregistrées dans la table de ROM 30, les données étant fonction de l'exposition de l'objet. En faisant référence à la figure l A, la section iris comprend un moteur 41 pour mettre en oeuvre un iris 42 sous le contrôle du microprocesseur 20, et un compteur 43 pour compter le nombre de tours du moteur 41, pour calculer par ce moyen la superficie d'ouverture de l'iris 42, l'information issue du compteur 43 étant transmise au microprocesseur 20. En faisant référence à la figure 1 B, la section obturateur 50 comprend un moteur 51 pour mettre en oeuvre un obturateur 52 sous le contrôle du microprocesseur 20, et un temporisateur 53 pour détecter la durée d'exposition de l'obturateur 52 pour transmettre l'information au microprocesseur 20. Le microprocesseur 20 commande la section iris 40 et la section obturateur 50 en fonction de l'information enregistrée dans la table de ROM 30 et il interrompt le fonctionnement de l'iris 42 et de l'obturateur 52 quand l'état de mise en oeuvre de l'iris 42 et l'obturateur 52 correspondent à une valeur prédéterminée dans la table de ROM 30. En fonction de la façon de déterminer une valeur de réglage en corrélation de l'iris 42 et de l'obturateur 52, les modes de fonctionnement du dispositif d'exposition automatique comprennent un mode programme, un mode iris, et un mode obturateur Dans de tels modes, le microprocesseur transmet une valeur d'exposition EV détectée par le détecteur d'exposition 10 à la table de ROM 30 comme cela est montré à la figure 1 C. La table de ROM 30 transmet les données pour l'établissement des états de fonctionnement de l'obturateur 52 et de l'iris 42 en fonction de la valeur d'exposition EV vers le microprocesseur 20 La donnée pour piloter l'iris 42 est relative au nombre de tours du moteur 41 déterminant une superficie d'ouverture de l'iris 42 et la donnée pour piloter l'obturateur 52 est relative à une vitesse de déplacement V de l'obturateur 52 et à une durée d'exposition t. Dans le mode iris, la vitesse de déplacement de l'obturateur V est établie après que la superficie d'ouverture de l'iris a été déterminée De même, dans le mode obturateur, la superficie d'ouverture de l'iris est établie après que la vitesse V de déplacement de l'obturateur a été déterminée Dans le mode programme, un réglage fin de l'iris 42 et de l'obturateur 52 est nécessaire parce que les fonctionnements de l'iris et de l'obturateur sont liés l'un à l'autre. Dans de tels modes classiques, la superficie d'ouverture est fixe pendant la durée de l'exposition Une courbe montrée à la figure 1 D représente la superficie d'exposition de l'iris en fonction de la durée de l'exposition entre l'ouverture et la fermeture de l'obturateur, dans un dispositif d'exposition classique comprenant l'obturateur et l'iris qui sont construits de manière séparée. En faisant référence à la figure 1 D, il est supposé que la superficie d'ouverture A est établie pour la durée effective de l'exposition TE La durée effective de l'exposition TE peut être exprimée par l'équation TE = T 2 +(Tl+T 3)/2 = (TO+T 2)/2, dans laquelle Tl est le point de départ de l'exposition et T 3 est le point final de l'exposition après l'ouverture de l'obturateur Il est' considéré que la ligne oblique Tl, T 2 allant du point de départ au point final de l'exposition n'est pas une ligne droite au sens mathématique du terme. Dans l'iris 42, une échelle de réglage de la valeur de la lumière comme pour la pupille de l'oeil est indiquée comme étant le nombre "F" Le nombre F (FE) est déterminé par une distance focale f et un diamètre effectif D d'un objectif et il peut être exprimé par la formule F# = f/D (équation 1) En supposant que la section de la superficie exposée est un cercle, la superficie d'exposition A est exprimée par la formule A = v R 2 = v D 2/4 (équation 2) La valeur d'exposition EV de détermination d'une valeur d'exposition à la lumière est définie par la formule 2 EV - F#2/T = (ln(Vf 2/4 A) ln Te)/1 N 2 (équation 3) Une courbe montrée à la figure 1 F représente la relation de la durée d'exposition effective et de la valeur d'exposition EV données par l'équation 3. Dans un tel dispositif d'exposition automatique classique, un mécanisme pour régler l'iris et l'obturateur devient compliqué parce que l'iris et l'obturateur doivent être pris en compte séparément quels que soient les modes de fonctionnement, tels que le mode programme, le mode iris, ou le mode obturateur Dans le mode programme, il est difficile et complexe de commander un mécanisme de manière interdépendante pour garantir un état d'exposition optimal, parce que l'obturateur et l'iris sont mis en oeuvre de manière interdépendante et parce qu'une commande très précise est nécessaire. Puisque la forme géométrique de la courbe allant du point de départ de l'exposition TI au point final de l'exposition T 3 n'est pas une ligne droite au sens mathématique du terme, il peut se produire une erreur dans la valeur de l'exposition exprimée par le produit de la durée d'exposition effective TE et de la superficie d'exposition A de l'iris. C'est un objectif de la présente invention que de créer un dispositif d'exposition automatique incorporant les fonctionnements d'un obturateur et d'un iris dans un corps et un dispositif pour commander facilement un état d'exposition d'un appareil photo en utilisant un module unique. C'est un autre objectif de la présente invention que de créer un dispositif de commande automatique comportant un plus petit nombre d'éléments de structure, le dispositif pouvant être fabriqué facilement. Selon l'un des aspects de la présente invention, un dispositif d'exposition automatique comprend un détecteur d'exposition, un microprocesseur, une table de ROM, et une section obturateur/iris La section obturateur/iris comprend deux ailes d'obturateur/iris ayant une forme de fenêtre donnée et se déplaçant l'une par rapport à l'autre en sens contraires Un moteur entraîne les deux ailes d'obturateur/iris simultanément en sens contraires sous le contrôle du microprocesseur Un disque codeur détecte l'état de révolution du moteur, et un compteur détecte la valeur de codeur enregistrée dans le disque codeur et la transmet au microprocesseur La table de ROM est connectée au microprocesseur et elle mémorise la valeur de codeur et une valeur d'exposition correspondant à la valeur de codeur. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est un schéma blocs de la configuration générale d'un dispositif d'exposition classique; la figure l A est un schéma blocs de la configuration d'une section iris ( 40) telle que montrée à la figure 1; la figure 1 B est un schéma blocs de la configuration d'une section obturateur ( 50) telle que montrée à la figure 1; la figure 1 C est une table de ROM montrant l'information mémorisée dans la table de ROM; la figure 1 D est une courbe montrant une relation entre la superficie d'exposition d'un iris et la durée d'exposition selon un dispositif d'exposition classique; la figure l E est un schéma montrant comment un nombre F, un diamètre effectif de l'iris et une distance focale sont déterminés; la figure 1 F est une courbe montrant une relation entre une durée d'exposition effective TE et une valeur d'exposition EV pour un certain nombre F; la figure 2 est un schéma blocs de la configuration d'un dispositif d'exposition selon la présente invention; la figure 3 est un schéma blocs d'un mode de réalisation préféré d'une section obturateur/iris (c'est-à-dire, l'obturateur plus l'iris) ( 400) tel montré à la figure 2; la figure 3 A est une vue d'une table de ROM ( 300) de la figure 2 selon la présente invention; la figure 4 est une vue d'un mode de réalisation d'une fenêtre d'obturateur/iris telle que montrée à la figure 3; les figures 4 A et 4 B sont des courbes pour l'établissement d'une équation liée à une forme préférée de fenêtre d'obturateur iris selon la présente invention; les figures 5 A et 5 B des courbes montrant une relation entre une durée d'exposition et la superficie de la fenêtre d'obturateur/iris et pour calculer une valeur d'exposition; la figure 5 C est une courbe pour faire la moyenne de la valeur d'exposition telle que montrée à la figure 5 A; la figure 5 D est une courbe montrant une relation entre la vitesse d'obturateur, la vitesse de déplacement d'une aile d'obturateur/iris et la valeur d'exposition; et la figure BE est une courbe montrant une relation entre la valeur de codeur et la valeur d'exposition dans le cas o la vitesse de déplacement de l'aile d'obturateur iris a été établie. En faisant référence à la figure 2, un dispositif d'exposition selon la présente invention comprend un détecteur d'exposition 100, un microprocesseur 200, une table de ROM 300 et une section obturateur/iris (c'est-à-dire, obturateur plus iris) 400. Les structures et les fonctionnements du détecteur d'exposition 100 et du microprocesseur 200 sont les mêmes que ceux décrits en relation avec la figure 1 Le microprocesseur 200 transmet une valeur d'exposition EV issue du détecteur d'exposition 100 à la table de ROM 300 et il fournit à la section obturateur/iris 400 une valeur de codeur N correspondant à la valeur d'exposition EV. En faisant référence à la figure 3, une structure de mode de réalisation de la section obturateur/iris 400 est représentée Des ailes d'obturateur/iris 510, 520 sont connectées à des ressorts élastiques 530, 540, respectivement, et elles sont animées de mouvement vers la droite et vers la gauche l'une par rapport à l'autre en sens contraires par un moteur d'entraînement 410 Des fenêtres d'obturateur/iris d'une forme donnée 511, 521 sont formées dans les ailes d'obturateur/iris 510, 520 Un disque codeur 420 est installé sur le côté extérieur du moteur 410 et il indique une valeur de codeur N pour détecter l'état de révolution du moteur 410. La valeur de codeur N est déterminée en fonction d'une valeur d'exposition EV issue de la table de ROM 300 montrée à la figure 3 A La table de ROM 300 a une structure beaucoup plus simple par comparaison avec une table de ROM classique 30 montrée à la figure IC Un compteur 430 connecté au disque codeur 420 transmet son résultat de comptage au microprocesseur 200 en vérifiant si la valeur de codeur N est cohérente avec une valeur établie dans la table de ROM 300. Le microprocesseur 200 interrompt l'opération d'exposition en arrêtant le moteur d'entraînement 410 dans le cas o la sortie du compteur 430 est cohérente avec la valeur de codeur N établie dans la table de ROM 300 Une opération d'exposition réelle est commencée lorsque les deux ailes d'obturateur/iris 510, 520 se croisent l'une l'autre à une vitesse donnée. En faisant référence aux figures 4, 4 A et 4 B, la façon de déterminer une forme préférable de la fenêtre d'obturateur/iris va être décrite. A partir des équations 1, 2 et 3 qui sont liées respectivement au nombre F, F#, à la superficie d'exposition A, et à la valeur d'exposition EV, on peut écrire l'équation suivante: Adt = nf 2 2 (équation 4). f A 4 Puisque le microprocesseur utilise 8 bits ou 4 bits pour commander l'exposition, la commande est simple lorsque la valeur d'exposition EV est une fonction du premier ou du second degré de la durée d'exposition T. Il est supposé que la courbe montrée à la figure 4 A s'exprime, par commodité, par l'équation du premier degré: EV = - at+b (équation 5) (pour une équation du second degré EV = (ax-b)2 +c) En supposant que la valeur d'exposition EV à commander est donnée comme EV = E Vs et EV = EV 1, respectivement, aux instants T = ts, T = tl, les constantes a, b peuvent être déterminées par l'équation 5 Celles-ci sont: a = (E Vs-Evl)/(tl-ts) = (E Vs-E Vl)/T; et b = E Vs+a ts Par la substitution des valeurs ci-dessus a, b dans les équations 4 et 5, l'équation 4 peut être réécrite comme: A dt = f 2 2 at-b (équation 6). f A 4 Puisque la superficie d'exposition formée par les deux ailes d'obturateur/iris se croisant l'une l'autre est quatre fois la superficie A (voir la partie hachurée à la figure 4 B), l'équation 6 peut être réécrite, si elle est intégrée, comme: 4 A= 2 2 at-baln 2 et ainsi A = f 2 2 at-b'a ln 2 = fy(t) c (équation 7). Par conséquent la courbe de la figure 4 B peut être exprimée comme y(t) = ff 2 a 2 (ln 2) 2 '2 t-b (équation 8). Pour qu'une mesure optimale de la fenêtre d'obturateur/iris soit déterminée par l'équation 8, comme cela est montré à la figure 4, il est préférable d'avoir les valeurs suivantes r 1 = 0,15 mm, r 2 = 0,50 mm, r 3 = 0,50 mm, r 4 = 2,10 mm, L 1 = 1,785 mm, L 2 = 2,069 mm, et 8 = 60 . La valeur rl-r 4 désigne le rayon de courbure de la fenêtre d'obturateur/iris de la figure 4. La description qui suit montre comment la valeur d'exposition est déterminée lorsqu'une opération d'exposition est effectuée en utilisant une forme de fenêtre d'obturateur/iris conçue selon la description ci-dessus. Si les deux ailes d'obturateur/iris dans lesquelles les fenêtres d'obturateur/iris sont formées, se croisent l'une l'autre à une vitesse donnée, une valeur d'exposition est déterminée par la durée d'exposition et la superficie des deux fenêtres d'obturateur/iris et elle est représentée comme cela est montré à la figure 5 A Une surface limitée par la courbe allant du point de départ d'exposition ts jusqu'à un certain point d'exposition ta peut être exprimé par une équation: f Adtf = | 2 dt (équation 9). Puisque l'équation 9 est établie en supposant que la superficie d'exposition A et le diamètre effectif D sont constants, l'équation 9 n'est pas applicable dans le cas o la superficie d'exposition prend la forme de la fenêtre d'obturateur/iris Par conséquent, il est nécessaire d'établir un diamètre effectif de conversion Dr correspondant à une valeur moyenne de la superficie d'exposition sur une durée d'exposition totale T pour remplacer le diamètre effectif D. Pour déterminer le diamètre effectif de conversion Dr, il est supposé que la durée d'exposition totale est divisée en N intervalles unitaires Dans un ième intervalle, une superficie unitaire Ai est exprimée par l'équation: Ai =A 1 +Ai _ A (t 2) -A(t 11) (équation 10). 2 2 Puisque la vitesse de l'aile d'obturateur/iris est constante, une valeur différentielle du temps unitaire dt est multipliée par la superficie unitaire Ai et le résultat de la multiplication est cumulé pour obtenir la durée d'exposition totale, comme cela est montré à la figure 5 B. Le résultat de la sommation donne la superficie moyenne de la durée d'exposition totale T C'est-à-dire Amean =S Ait ta= T* (r D r) i= 1 Par conséquent, le diamètre effectif transformé peut être exprimé par Dr = S Ai a A ô tt (équation 11) Il est en outre à noter à partir de la figure 5 C, que la valeur d'exposition, dans le cas o la superficie d'exposition est fixée à Amean pour la durée d'exposition totale T dans un iris classique, est la même que la superficie moyenne 52. Dans l'équation 11, l'équation peut être réécrite sous la forme: Dr = 2 S (équation 12) en substituant S au membre représentant la sommation En utilisant les équations fondamentales 1, 2 et 3, la valeur d'exposition EV selon la présente invention peut être obtenue comme une équation: EV = (ln' f 2-1 n T)/1 N 2 (équation 13). 2 $ Comme cela est montré à partir de l'équation 13, la valeur d'exposition EV est régulée par la durée d'exposition T Puisque la vitesse des ailes d'obturateur/iris 510, 520 est constante, l'opération d'exposition peut être commandée seulement en réglant les déplacements des ailes d'obturateur/iris comme cela est montré à la figure 3. Les déplacements des ailes d'obturateur/iris sont déterminés par la valeur de codeur N enregistrée dans le disque codeur 420 pour détecter l'état de révolution du moteur d'entraînement 410 La valeur d'exposition EV en fonction de la valeur de codeur N est mémorisée dans la table de ROM 300 de la figure 3 A. Par conséquent, il n'est pas nécessaire de régler séparément la superficie d'exposition d'un iris, la vitesse d'obturateur et la durée d'exposition, puisque les ailes d'obturateur/iris sont pilotées seulement par la valeur de codeur N A savoir, il peut être apprécié que la valeur d'exposition selon la présente invention peut être réglée par la valeur de codeur N d'un module unique. Si une valeur de codeur est fixée à 11,5 lorsque les deux fenêtres d'obturateur/iris 511, 521 commencent à se croiser l'une l'autre et à 36, 5 lorsque la superficie d'exposition est rendue maximale par le croisement, il est possible de diviser la superficie totale en 25 intervalles. Une vitesse préférable des ailes d'obturateur/iris est ainsi établie de manière à rendre maximale la différence entre une valeur d'exposition maximale E Vmax et une valeur d'exposition minimale E Vmin Par conséquent, il est préférable que la vitesse des ailes d'obturateur/iris ait une valeur située entre 123 mm/sec et 180 mm/sec. En conclusion, la structure peut être simplifiée en incluant un mécanisme d'obturateur/iris incorporant un iris et un obturateur dans un corps, dans un dispositif d'exposition automatique selon la présente invention En outre, ceci est pratique pour commander l'exposition puisque l'exposition est commandée par un module unique et que l'opération d'exposition est commandée seulement par une valeur de codeur au moyen du mécanisme d'obturateur/iris incorporant les fonctions de l'iris et de l'obturateur dans un corps. Bien que l'invention ait été particulièrement montrée et décrite en se référant à des modes de réalisation préférés de celle-ci, il sera compris aisément par les personnes expérimentées dans cette technique que des modifications dans la forme et dans des détails peuvent être effectuées sans sortir de l'esprit et du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'exposition automatique comportant un détecteur d'exposition ( 100) et un microprocesseur ( 200) caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité d'ailes d'obturateur/iris ( 510, 520) ayant une forme de fenêtre donnée ( 511, 521) mobiles les unes par rapport aux autres en sens contraires; un moteur ( 410) commandé par ledit microprocesseur ( 200) pour entraîner lesdites ailes d'obturateur/iris ( 510, 520) à une vitesse donnée; un disque codeur ( 420) détectant l'état de révolution dudit moteur ( 410); un moyen de comptage ( 430) pour détecter une valeur de codeur enregistrée dans ledit disque codeur ( 420) de manière à transmettre ladite valeur de codeur audit microprocesseur ( 200), ladite valeur de codeur déterminant une durée d'exposition; et un moyen de table de ROM ( 300) connecté audit microprocesseur ( 200) pour mémoriser ladite valeur de codeur et une valeur d'exposition correspondant à ladite valeur de codeur. 2 Dispositif d'exposition automatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune desdites ailes d'obturateur/iris ( 510, 520) est d'une forme qui satisfait l'équation: EV = -at + b dans laquelle EV est la valeur d'exposition, t est la durée d'exposition, et "a" et "b" sont des constantes. 3 Dispositif d'exposition automatique selon la revendication 2, caractérisé en que ladite durée d'exposition (t) est déterminée en fonction de la valeur de codeur. 4 Dispositif d'exposition automatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune desdites ailes d'obturateur/iris ( 510, 520) est rappelée par un ressort de traction élastique. Dispositif d'exposition automatique comportant un détecteur d'exposition ( 100) et un microprocesseur ( 200) caractérisé en ce qu'il comprend: au moins deux ailes d'obturateur/iris ( 510, 520) qui sont commandées de manière à se déplacer en se croisant l'une l'autre en fonction d'un signal de commande comprenant-une donnée de vitesse de déplacement et une donnée de durée d'exposition, produites à partir d'un module unique, chacune desdites ailes d'obturateur/iris ( 510, 520) comportant une fenêtre ( 511, 521) d'une forme donnée. 6 Dispositif d'exposition automatique selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend de plus: un moteur ( 410) connecté auxdites ailes d'obturateur/iris ( 510, 520) qui est commandé par ledit microprocesseur ( 200); un disque codeur ( 420) pour détecter un état de révolution dudit moteur ( 410); un compteur ( 430) pour détecter une valeur de codeur déterminant la durée d'exposition (EV) enregistrée dans le disque codeur ( 420) pour transmettre la valeur de codeur au microprocesseur ( 200); et une table de ROM ( 300) reliée audit microprocesseur ( 200) pour mémoriser ladite valeur de codeur en même temps qu'une valeur d'exposition (EV) correspondant à ladite valeur de codeur. 7 Dispositif d'exposition automatique selon la revendication 5, caractérisé en ce que chacune desdites ailes d'obturateur/iris est d'une forme qui satisfait l'équation: EV = -at + b dans laquelle EV est la valeur d'exposition, t est la durée d'exposition, et "a" et "b" sont des constantes. 8 Dispositif d'exposition automatique selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite durée d'exposition (t) est déterminée en fonction de la valeur de codeur.